Elektrisehe Entladungsröhre. Es wurde bereits vorgeschlagen, in. einer elektrischen Entladungsröhre, die einen Me talldampf, zum Beispiel Natriumdampf, ent hält, den Raum um das Füsschen herum mit telst eines Schirmes von dem eigentlichen Entladungsraum abzuschliessen. In diesem Raum herrscht nämlich beim Betrieb der Röhre in der Pegel eine niedrigere Tempera tur als in dem übrigen Teil der Röhre, was insbesondere, wenn es sich um schwer ver- dampfba.re Metalle handelt, eine uner wünschte Kondensation des Metalldampfes in diesem kälteren Teil zur Folge haben kann.
Diese unerwünschte Kondensation soll nunmehr durch den genannten Schirm hint angehalten erden. Ausserdem ist es möglich, das Füsschen aus einem Glase herzustellen, das nicht gegen die Einwirkung des 3Zetall- dampfes beständig ist, Auch wird in be stimmten Fällen die Bildung von leitenden Niederschlägen zwischen spannungsführen den Teilen, zum Beispiel Stromzuführungs- drähten, vermieden, Obwohl die früher angegebene Anord nung zu guten Ergebnissen geführt hat, wurde doch gefunden, dass sie noch verbessert werden kann.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein Widerspruch in den Anforderungen besteht, denen der Schirm entsprechen soll. Einerseits muss der Verschluss möglichst voll kommen sein, damit vermieden wird, dass der Metalldampf in den kälteren Teil der Entladungsröhre vordringt, und anderseits ist es erwünscht, dennoch eine Verbindung zwischen diesem kälteren Teil und dem üb rigen Teil der Entladungsröhre beizubehal ten, .damit die beiden Teile gleichzeitig in einem Arbeitsgang evakuiert werden können.
Diese Schwierigkeit wird erfindungs gemäss dadurch behoben, dass der im Betriebe kältere Raum, der mittelst eines Schirmes von dem übrigen Teil der Röhre abgeschlos sen ist, durch einen langen engen Kanal in Verbindung mit dem Röhrenteil gebracht wird, in dem sich die Entladungsstrecke be findet, Durch die Kleinheit der Durchströ- mungsöffnung dieses Kanals und durch dessen erhebliche Länge, wenn nötig unter Benützung ergänzender Massnahmen, die weiter unten besprochen werden, soll erreicht werden, dass der Metalldampf praktisch nicht in den kälteren Teil der Entladungsröhre vordringt. Vorzugsweise lässt man den Kanal sich weit in den erwähnten kälteren Teil er strecken.
Es hat sich gezeigt, dass der enge Fa nal bei der Herstellung der Entladungsröhre eine durchaus genügende Verbindung zwischen .den verschiedenen Teilen der Entladungs röhre bildet, um fliese gleichzeitig evakuie ren zu können. In der Regel soll die Weite des Kanals von :der gleichen Grössenordnung wie die freie Weglänge der Atome der Fül lung der Entladungsröhre oder kleiner als diese Weglänge sein, während die Länge des Kanals wenigstens ein Vielfaches, zum Bei spiel den fünffachen, aber vorzugsweise den zwanzig- oder mehrfachen Wert der Weite des Kanals haben soll.
Vorteilhaft kann der Schirm, der den beim Betrieb kälteren Teil der Entladungs röhre abschirmt, wenigstens teilweise aus Metall, zum Beispiel Chromeisen, hergestellt und an die Wand der Entladungsröhre an geschmolzen werden. Hierdurch lässt sich ein vollkommener Abschluss dieses kälteren Teils erzielen. Um den Metallschirm dem Einfluss der Entladung zu entziehen, empfiehlt es sich, diesen Schirm auf der dem Entladungs raum zugekehrten Seite mit einer Glasschicht zu bedecken.
Die Poldrähte der Elektroden können da durch vor der Entladung geschützt werden, dass sie mit einer isolierenden Schicht be deckt oder von einem isolierenden Zylinder umgeben werden. Einen solchen Zylinder kann man nun auch zum Herstellen der Ver bindung zwischen den verschiedenen Teilen der Entladungsröhre verwenden. Durch den langen, engen Kanal kann ein Zuführungs draht zu einer der Elektroden geführt wer den, während dafür zu sorgen ist, dass ein wenig Spielraum zwischen diesem Poldraht und dem umgebenden Röhrchen verbleibt.
Wenn sich in der Entladungsröhre ein Füsschen befindet und der Raum um dieses Füsschen herum durch einen sich bis an die Röhrenwand erstreckenden Schirm von dem eigentlichen Entladungsraum getrennt ist, so kann ein langes, enges Röhrchen durch diesen Schirm gesteckt, längs des Tellerröhrchens geführt und an ihm, zum Beispiel mittelst eines Klebemittels, befestigt werden, das aus einer Aufschwemmung von Talk in Wasser glas bestehen kann, wie sie beispielsweise durch Anrühren von reinem Talkpuder in flüssigem Wasserglas hergestellt werden kann.
Bei der Entladungsröhre gemäss der Er findung kann der Rand des Schirmes voll ständig abgedichtet und hierfür ein pasten- artiger Stoff, zum Beispiel ebenfalls eine Aufschwemmung von Talk in Wasserglas, verwendet werden.
Die Lebensdauer der obenbeschriebenen Entladungsröhre kann durch bestimmte Mass nahmen noch gesteigert werden. In vielen Fällen dringt bei längerem Betrieb -der Röhre doch noch ein Teil des verdampfbaren Metalles in den abgeschlossenen Raum hinein, wo dieses Metall kondensiert, wodurch auf die Dauer Nachteile auftreten. Die im ab geschlossenen Raum vorhandenen Glasteile, die gegen den Metalldampf nicht wider standsfähig ,sind, werden bei längerem Be trieb durch den Metalldampf derart angegrif fen, dass sie zur Zerstörung der Röhre An lass geben können.
Besteht zum Beispiel das Füsschen einer Natriumdampfentladungs- röhre aus Bleiglas, so wird dieses Füsschen durch den chemischen Angriff geschwächt und tritt in sehr vielen Fällen der Übelstand auf, dass das Füsschen zerspringt. Die Ge fahr des Zerspringens des geschwächten F üssthens wird besonders dadurch vergrössert, dass beim betriebsmässigen Ein- und Aus schalten der Röhre das Füsschen abwechselnd kalt und warm wird.
Sind im abgeschlosse nen Raum nur Glatteile vorhanden, die ge gen den Metalldampf widerstandsfähig sind, so besteht die Gefahr, dass der Dampf sich zwischen zwei Stromzuführungsdrähte ab setzt, die eine Spannung gegeneinander auf- weisen, was Anlass zu Kriechströmen gibt, die zu der Zerstörunö der Röhre führen können.
Zweckmässig ist daher in der Nähe des in den abgeschlossenen Raum mündenden Endes des Kanals eine Substanz angeordnet, die den Metalldampf bildet. Der bis zu dieser Substanz vordringende Metalldampf wird dann infolge der Bindung durch diese Sub stanz daran gehindert, in dem abgeschlosse nen Raum seine schädliche Wirkung aus zuüben. Die Substanz kann zum Beispiel aus einer chemischen Verbindung oder einem an dern Stoff bestehen, der mit dem Metall dampf eine chemische Reaktion eingeht, wo bei nur feste Stoffe gebildet werden.
Bei Vorhandensein von Alkalimetalldämpfen, insbesondere Natriumdampf, im Entladungs raum, können zum Beispiel Stoffe, wie Blei oxyd, Zinndioxyd und Wolframoxyd ver wendet werden. In diesem Falle kann man auch Glas benutzen, das vom Alkalimetall angegriffen wird, zum Beispiel Bleiglas. Die Substanz kann auch aus Tellur bestehen, das mit Natriumdampf chemisch reagiert und Natriumtellurid bildet.
Statt eines chemisch reagierenden Stoffes kann man auch Metalle verwenden, die mit ,dem Metalldampf eine Legierung bilden, zum Beispiel Zinn, Blei oder Zink. Weiter kann man Kalziumfluorid benutzen, .das Natriumdampf sehr stark ab sorbiert, besonders wenn es durch Vakuum sublimierung als aktive Schicht hergestellt ist.
Ausser aus Natrium, kann der in der Röhre vorhandene Dampf selbstverständlich auch aus andern Metalldämpfen bestehen. Es ist leicht, für jeden Metalldampf eine oder mehrere Substanzen anzugeben, die den be nutzten Dampf binden können. Enthält die Röhre zum Beispiel Cäsiumdampf, so kann man für die Bindung dieses Dampfes zum Beispiel Bleiglas oder Wolframoxyd, die mit Cäsiumdampf eine chemische Reaktion ein gehen, Zinn, oder Blei, die mit Cäsiumdampf legieren, oder Graphit, das Cäsiumdampf ab sorbiert, benutzen.
Bleiglas oder Zinn lassen sich zum Beispiel auch verwenden, wenn der Dampf aus Magnesium- oder Lithiumdampf besteht. Thalliumdampf wird in Form einer Legierung sehr gut durch Zinn oder Blei gebunden. Selbstverständlich hat man darauf zu achten, dass der Dampfdruck der zum Binden des Metalldampfes benutzten Sub stanz und der dabei entstehenden Produkte nicht so hoch ist, dass die Wirkung :der Röhre ungünstig beeinflusst wird. Weiter wird es einleuchten, dass auch mehrere Stoffe, ge gebenenfalls Mischungen, die den Metall dampf binden können, angewendet werden können.
Zweckmässig wird der Kanal an seinem in den abgeschlossenen Raum mündenden Ende von einer Hülle umgeben, die an .der der Austrittsöffnung des Kanals gegenüber liebenden Stelle geschlossen. ist. Dabei wird diese Hülle mindestens an der dem Kanal zugewendeten Seite aus einer Substanz der oben angegebenen :Art, nämlich aus einem Stoff, der den Metalldampf bindet, her gestellt. Der aus dem Kanal gelangende Me- talldampfstrom trifft diese Hülle und wird dann von der erwähnten Substanz gebunden. Eine einfache Konstruktion wird erhalten, wenn man den röhrenförmig ausgebildeten Kanal an seinem Ende durch ein konzentri sches, an einer Seite geschlossenes Röhr chen aus den Metalldampf bindendem Glase umgibt.
Eine andere einfache Konstruktion wird erreicht, wenn man die Wand des Kanals teilweise aus der betreffenden Substanz be stehen lässt. Wird der Kanal zum Beispiel durch ein Magnesiumoxydröhrchen gebildet, so ist es möglich, dieses Magnes.iumoxyd- röhrchen mit einem Röhrchen aus geeignetem Glas, zum Beispiel Bleiglas, zu verlängern. Auch ist es möglich, die Kanalwand an der Innenseite teilweise mit der Substanz zu überziehen.
Bisweilen kann die den Metalldampf bin dende Substanz so gewählt werden, dass, bei Bindung dieses Dampfes eine derartige Vo lumenänderung,der Substanz stattfindet, dass die Durchströmungsöffnungdes Kanals ver ringert wird. Solches kann zum Beispiel der Fall sein, wenn die Röhre Cäsiumdampf ent hält und Graphit zur Bindung dieses Damp fes benutzt wird. Der Graphit kann zum Bei spiel in Form eines kleinen gepressten Zy- linders im Ende des Kanals lose angeordnet sein.
Dieses Zylinderchen hindert beim Eva kuieren nicht, schwellt jedoch beim Ab sorbieren von Cäsiumdampf auf und ver ringert dadurch die freie Öffnung des Ka nals. Gegebenenfalls wird der Kanal ganz abgeschlossen.
Die beiliegende Zeichnung veranschau licht durch Fig. 1, 2 und 3 Ausführungs beispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch.
Die in Fig. 1 dargestellte Entladungs röhre dient zum Aussenden von Lichtstrah len. Die Wand dieser Entladungsröhre ist mit 1, und die Quetschstelle, durch welche .die Stromzuführungsdrähte der Elektroden hindurchgeführt sind, mit 2. bezeichnet. Diese Quetschstelle befindet sich am Ende des Tellerröhrchens 3.
Die Elektroden be stehen aus einer Glühkathode 4, die mit einem Stoff mit grossem Elektronenemissionsver- mögen, zum Beispiel Erdalkalioxyd, über zogen ist, und aus zwei auf beiden Seiten der Glühkathode angeordneten, plattenförmi- gen Anoden 5. Die Röhre enthält eine Menge Edelgas, zum Beispiel Neon unter einem Druck von 1 mm. Im kugeligen Teil der Entladungsröhre ist eine Menge Natrium enthalten, :das Natriumdampf in der Röhre entstehen lässt.
Um diesen Natriumdampf einen hinreichend hohen Druck annehmen zu lassen, wird die Röhre mit einer solchen Stromstärke betrieben, dass der kugelige Teil der Röhre eine hohe Temperatur annimmt. Diese hohe Temperatur kann dadurch leicht erreicht werden, dass die Entladungsröhre in einem zweiten evakuierten Kolben angeord net oder die Röhre mit einem doppelwandi gen, evakuierten Gefäss; umgeben wird.
Beim Betrieb erhält der Raum rings um das durch die Quetschstelle 2 und das Teller röhrchen 3 gebildete Füsschen eine niedrigere Temperatur als der durch den kugeligen Teil der Röhrenwand begrenzte Raum. Wenn keine besonderen Massnahmen getroffen wären, so würde der Natriumdampf infolge dessen in dem Raum um das Füsschen herum kondensieren und in der ganzen Röhre den Druck aufweisen, der mit der Temperatur in dem untern Teil der Entladungsröhre über einstimmt. Der Natrium-dampf würde dem zufolge einen zu niedrigen Druck erhalten.
Dieser Nachteil wird durch den Schirm 6 ver mieden, der zwischen der Quetschstelle 2 und dem darüber liegenden Teil der Röhre an geordnet ist. Dieser Schirm besteht aus einem hitzebeständigen Stoff, zum Beispiel aus Glimmer, und erstreckt sich bis an die Wand der Entladungsröhre. Unmittelbar oberhalb dieses Schirmes weist diese Wand eine Ein- stülpung 7 auf. Der Rand des Schirmes ist ausserdem mittelst eines pastenartigen Stof fes 8, der zum Beispiel aus einer Auf- schwemmung von Talk in Wasserglas be steht, abgedichtet.
Auf diese Weise erreicht man einen vollkommenen Abschluss des Rau mes unterhalb des Schirmes und,des Raumes oberhalb des Schirmes. Demzufolge ist der Natriumdampf nicht imstande, sich in dem Raum unterhalb des Schirmes zu konden sieren.
Der Schirm 6 würde es aber unmöglich in ac 'hen, den Raum um das Füsschen herum gleichzeitig mit der eigentlichen Entladungs röhre zu evakuieren. Diese Schwierigkeit wird .dadurch behoben, dass ein langes, enges Röhrchen 9 angeordnet wird.
Dieses Röhr chen besteht zum Beispiel aus Magnesium oxyd und hat einen innern Querschnitt von 1 mm, während die Länge zum Beispiel 2 cm beträgt. Dieses Röhrehen ist eng an liegend durch eine Öffnung im Schirm 6 ge steckt und an seinem untern Ende längs des Tellerröhrchens 3 geführt. Um eine feste An ordnung des Röhrchens 9 zu erzielen, ist es an dem Tellerröhrchen 3 festgeklebt, z. B. mittelst einer Aufschwemmung von Talk in Wasserglas.
Wenn die Entladungsröhre bei der Her stellung evakuiert wird, so kann sie an ihrem obern Ende an eine Vakuumpumpe an geschlossen werden; das Röhrchen 9 bildet dann eine hinreichende Verbindung zwischen den beiden durch den Schirm 6 voneinander getrennten Teilen der Entladungsröhre, um ein gleichzeitiges Evakuieren dieser beiden Teile zu ermöglichen. Während des Betriebes der Entladungsröhre wird durch das Röhrchen 9 infolge seiner kleinen Durchströmungs- öffnung und seiner verhältnismässig grossen Länge nur sehr langsam Natriumdampf strömen. Ausserdem wird sich ein Teil dieses Dampfes in dem untern Teil des Röhrchens 9 als Metall absetzen.
Fig. 2 zeigt den untern Teil einer andern erfindungsgemässen Entladungsröhre. In die ser Röhre wird eine vollständige Trennung zwischen dem untern Teil und dem eigent- liehen Entladungsraum durch den Chrom eisenschirm 10 gebildet, der mit seinem Rande an die Röhrenwand angeschmolzen ist. An der obern Seite ist der Schirm 10 mit einer Glasschicht 11 bedeckt, die den Chrom eisenschirm dem Einfluss der Entladung ent zieht. In dem Schirm 10 sind vier runde Off nungen vorgesehen, durch welche die iso lierenden, zum Beispiel aus Magnesiumoxyd bestehenden Röhrchen 12 und 13 hindurch geführt sind. Diese Röhrchen sind mittelst des Glases, das den Schirm 10 bedeckt, in diesem Schirm befestigt.
Durch die Isolier- röhrchen 12 und 13 sind die Poldrähte 14 der in Fig. 2 nicht dargestellten Elektroden hindurchgeführt. Die Röhrehen 12 um schliessen die Poldrähte sehr eng; hingegen ist zwischen dem Röhrchen 13 und dem durch letzteres, hindurchgeführten Poldraht etwas Spielraum vorhanden. Der dadurch entstandene Kanal bildet die zur Entlüftung erforderliche Verbindung zwischen den bei den Teilen der Entladungsröhre, verhindert jedoch das Überdestillieren des Metall dampfes.
Die Poldrähte sind in die Quetschstelle 15, die am Ende der Entladungsröhre ge bildet ist, eingeschmolzen und mit Strom zuführungsdrähten verbunden. Die Isolier- röhrehen 12, welche die Poldrähte vor dem Einfluss der Entladung schützen, erstrecken sich bis in die Quetschstelle 15. Das Röhr- chen 13 dagegen endigt in kurzer Ent fernung von dieser Quetschstelle zur Her stellung der Verbindung zwischen den beiden durch den Schirm 10 getrennten Teilen der Entladungsröhre.
Die in Fig. 3 abgebildete Entladungs röhre zeigt eine Glaswand 16, die an der Innenseite aus kieselsäurearmem Borosilikat- glas besteht, das gegen Alkalimetalldämpfe, insbesondere Natriumdampf widerstands fähig ist. Auf der Aussenseite besteht die Wand aus gewöhnlichem Glase. Das Füsschen 17 mit der Quetschstelle 18 ist aus Bleiglas hergestellt. Die Röhre ist durch den, zum Bei spiel aus Chromeisen oder Mika bestehenden Schirm 19 in zwei Räume geteilt.
Im Ent ladungsraum befinden sich eine schrauben förmig gewundene Glühkathode 20, in Fig. 3 nur von der Stirnseite sichtbar, und zwei ringförmige Anoden 2,1, die auf der Quetsch stelle 18 angeordnet sind, wobei die Pol drähte der Elektroden mit isolierenden Röhr chen umgeben sind. In der Röhre befindet sich ein Edelgas, zum Beispiel Neon, mit einem Druck von etwa 2 mm, während im Ent ladungsraum eine Menge Natrium eingeführt ist.
Der oben erwähnte Schirm 19, der die Isolierröhrchen der Poldrähte eng um schliesst, hat einen abgekröpften Rand, der sich an die Einbuchtung 22 der Röhrenwand anschliesst. Der Abschluss ist mit Hilfe eines geeigneten Klebemittels, zum Beispiel einer Aufschwemmung von Talk in Wasserglas, abgedichtet.
Durch den Schirm 19, hindurch ist das aus Magnesiumoxyd bestehende Röhrchen 23 gesteckt, das einen engen Durchlassquer- schnitt und eine grosse Länge hat. Das Röhr chen macht es möglich, die ganze Ent ladungsröhre zu gleicher Zeit zu evakuieren, während beim Betrieb der Natriumdampf nur äusserst langsam in den untern, ab geschlossenen Raum der Röhre durchdringt. Die kleinen Mengen des Dampfes, die beim längeren Betrieb in diesen Raum gelangen, würden das Glas des Füsschens auf die Dauer derart angreifen, dass die Eigenschaften des, Glases vollständig geändert. würden und das Füsschen zerspringen würde.
Das untere Ende des Röhrchens 23 ist nun durch den aus Bleiglas bestehenden Zy linder 24 umgeben, der mit Hilfe eines Klebemittels an das Füsschen 17 befestigt ist. Der Zylinder 24 ist am untern Ende ge schlossen, so dass der aus dem Röhrchen 23 kommende Metalldampf längs. der Wanddes Zylinders 24 streicht, wobei der Dampf durch das Bleiglas chemisch gebunden wird. Wenn nötig kann man den Zylinder ?4 durch einen zweiten Bleiglaszylinder umgeben, der an seinem untern Ende offen ist, und am obern Ende gegen :das Röhrchen 23 oder den Schirm 19 anschliesst.
Statt Bleiglas kann man selbstverständ lich auch andere Stoffe verwenden, die bei den im Röhrenbetrieb auftretenden Tempe raturen den Metalldampf binden können. Man kann den Zylinder 24 zum Beispiel an der Innenseite mit Zinn überziehen und den Zylinder dann mit Vorteil aus Kupfer her stellen. Auch ist es möglich, die den Metall dampf bindende Substanz im untern Ende des Röhrchens 23. anzubringen. Dieses Ende kann zum Beispiel auf der Innenseite mit Bleiglas oder Zinn bedeckt sein, oder man kann einen verzinnten Kupferdraht im Röhr chen 23 befestigen.
Im allgemeinen soll man die den Dampf bindende Substanz derart anordnen, dass die ser Dampf noch im langen Kanal oder sehr bald, nachdem er aus dem Kanal geströmt ist, gebunden wird. Es würde eventuell mög lich sein, die Substanz auf der Wand des abgeschlossenen Raumes anzubringen.