Elektrische Entladungsröhre. Es ist bekannt, gasgefüllte Entladungs röhren mit einer oder mehreren Glühelektroden zu versehen, die nicht durch einen besonderen Heizstrom, sondern durch die Entladung ge heizt werden. Demzufolge brauchen diese Elektroden nur einen Stromzuführungsdraht zu haben. Bei der Herstellung der Röhren ist es zwecks Entgasung der Elektroden und zur Verbesserung der Elektronenemissionsfähig- keit jedoch erwünscht, die Elektroden unab hängig von der Entladung auf hohe Tempe ratur bringen zu können.
Es ist dazu vor geschlagen worden, die Elektroden einen Teil eines in der Röhre geschlossenen Stromkreises bilden zu lassen, so dass die Elektroden mittels in diesem Stromkreis induzierter Hochfrequenz- ströme geheizt werden können. Man hat dazu zum Beispiel die eigentliche Glühelektrode zwischen den Schenkeln eines U-förmigen, metallenen Bügels angeordnet, um in dieser Weise einen in sich geschlossenen Stromkreis, in dem mittels eines hochfrequenten Magnet- feldes Ströme induziert werden können, zu erhalten.
Es ist nun gefunden worden, dass bei dieser Elektrodenart besondere Schwierigkeiten auf treten. Um die Induktion der Hochfrequenz ströme in wirtschaftlichem Masse zu ermög lichen, muss das Elektrodengebilde derart in der Röhre angeordnet werden, dass die Ebene des in sich geschlossenen Stromkreises etwa senkrecht zu der Achse der Röhre steht, so dass es möglich ist, die Hochfrequenzapule um die Röhre herum zu legen. Damit nun Ströme genügender Intensität induziert werden, muss der Stromkreis so ausgebildet werden, dass er möglichst viel Kraftlinien umfasst, das heisst, das Elektrodengebilde muss eine grosse Aus dehnung haben, zum Beispiel etwa kreisförmig mit möglichst grossem Kreisdurchmesser sein.
Hierdurch entsteht jedoch der Nachteil, dass die Elektrode sich in kurzem Abstande von der Röhrenwand befindet, so dass die Gefahr besteht, dass die an dieser Elektrode ansetzende Entladung die Röhrenwand schädigt. Dieser Übelstand tritt besonders bei Hochdruckent- ladungsröhren auf, die bekanntlich eine ein geschnürte Entladung hoher Stromdichte auf weisen.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Entladungsröhren mit Gasfüllung (worunter hier nicht nur eine aus einem oder mehreren Gasen bestehende Füllung, sondern auch eine Dampf- bezw. Gas-Dampffüllung verstanden wird) und mindestens einer durch die Ent ladung geheizten Glühelektrode, die so aus gebildet ist, dass sie innerhalb der Entladungs röhre je eine in sich geschlossene Strom bahn bildet, und hat zum Zwecke die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen.
Gemäss der Erfindung wird die durch die Entladung zu heizende Glühelektrode aus einem in sich geschlossenen, wendelförmigen Körper gebildet, dessen Achse ungefähr mit der Röhrenachse zusammenfällt, und von dessen Windungen mindestens eine einen grösseren Umfang hat und weiter von der Entladungsbahn entfernt ist als seine übrigen Windungen. Durch die Windung mit grösserem Umfang können beim Induzieren der Hoch frequenzströme leicht soviel Kraftlinien um fasst werden, dass eine Hochfrequenzerhitzung mit gutem Wirkungsgrad möglich ist. Die Entladung wird jedoch an der engeren, der Entladungsbahn näher liegenden und sich in grösserem Abstande von der Röhrenwand be findenden Windungen ansetzen.
Die Entladung wird also etwa in der Achse der Röhre ge halten, während trotzdem die Entfernung der Windung mit grösserem Umfange von der Röhrenwand klein gewählt werden kann.
Vorzugsweise wird der Verbindungsteil der Enden des wendelförmigen Körpers durch dessen Windungen hindurch geführt. Das der Entladungsbahn zugewendete Ende dieses Ver bindungsteils biegt sich dann gegen die Win dungen hin um, so dass dort etwa in der Rohrachse eine mehr oder weniger ausgeprägte Spitze vorhanden ist, die eine leichte Zündung fördert.
Um bei möglichst geringer Länge der Windung mit grösserem Umfang möglichst viel Kraftlinien zu umfassen, wird man die Windung im allgemeinen kreisförmig gestal ten; unter Umständen ist es jedoch vorteil haft, von dieser Form abzugehen. Bekanntlich soll man in Metalldampfentladungsröhren, ins besondere in Hocbdruckdampfentladungsröh- ren, vermeiden, dass sich hinter den Elektroden tote Räume, in denen sich der Dampf über mässig kondensieren würde, entstehen, zu welchen Zwecken die Elektroden sehr dicht bei den Röhrenenden angeordnet werden.
Ist nun dieRöhre mit einer ausserhalb des Vakuum raumes hervorragenden Quetschstelle versehen, so wird der Windung mit grösserem Umfange zweckmässig eine längliche Form gegeben, da in diesem Falle der Querschnitt der Röhre nahe bei der Quetschstelle auch länglich ist. Indem man nun der Windung auch eine gegen über der Kreisform zusammengedrückte läng liche Form gibt, wird die Elektrode der Form des Röhrenendes angepasst und kann sie näher bei der Quetschstelle angeordnet werden.
Die Zeichnung stellt in den Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in zwei Ansichten dar.
Die abgebildete Leuchtröhre 1 dient zum Aussenden von Lichtstrahlen, ist zylindrisch ausgestaltet und aus hartem Glase hergestellt. In den Enden des Entladungsraumes sind die Glühelektroden 2 und 3 angeordnet, die je aus einem schraubenförmig gewundenen Draht mit drei engeren Windungen 4 und einer Windung 5 mit grösserem Umfange bestehen. Die Achsen der wendelförmigen Körper fallen ungefähr mit der Röhrenachse zusammen, während die Enden jedes desselben durch einen sich in der Achse befindenden Ver bindungsteil miteinander verbunden sind, so dass ein in sich geschlossener Stromkreis ge bildet ist.
Der Verbindungsteil ragt etwas aus der ersten, engeren Windung hervor: Die Glühelektroden bilden je einer. zu sammengesetzten Körper, der aus einem Wolframkern besteht, auf den ein dünner, an sich schon schraubenförmig ausgestalteter Draht schraubenförmig aufgewunden ist. Die Elektroden sind mit einem stark elektronen emittierenden Material, zweckmässig Erd- alkaliogyd, überzogen. Die Windung 5 der Elektroden ist nur wenig enger als die Röhre, so dass, wenn bei der Herstellung der Röhre eine Hochfrequenzspule um die Röhre herum gelegt wird, möglichst viel Kraftlinien von dieser Windung umfasstwerden. Die Windung 5 ist weiter von der Entladungsbahn entfernt als die Windungen 4, die verhältnismässig eng sind.
Demzufolge setzt die Entladung an diese in der Röhrenmitte befindlichen engeren Windungen an.
Die Röhre ist an einem Ende mit einer Quetschstelle 6 versehen, die nicht innerhalb, sondern ausserhalb des Vakuumraumes hervor ragt. Die Röhre hat demzufolge in der Nähe dieser äussern Quetschstelle keinen kreisförmi gen, sondern einen länglichen Querschnitt. Um die Elektrode 2 sehr nahe am Röhren ende anordnen zu können, ist die Form der Windung 5 dieser Elektrode dem Röhren querschnitt angepasst, das heisst, auch diese Windung hat eine längliche Form. Die in Fig. 2 angegebene Breite dieser Windung ist daher auch kleiner als die in Fig. 1 ange gebene Abmessung.
Die Elektroden 2 und 3 sind an Stütz drähten 7 befestigt, die durch isolierende, zum Beispiel aus Glas bestehende Röhrchen 8 umgeben sind. Die Stromzuführungsdrähte der Elektroden sind durch die Quetschstelle 6 nach aussen geführt. In der Nähe der Elek trode 2 ist eine Hilfselektrode 9 in Form eines dünnen Stäbchens aus Wolfram angeordnet. Diese Hilfselektrode kann über eine hohe Impedanz mit dem Stromzuführungsdraht der Elektrode 3 verbunden werden.
In der Röhre befindet sich Edelgas, z. B. Neon, unter einem Druck von einigen mm ausserdem enthält die Röhre auch Quecksilber. Die Quecksilbermenge ist derart gering ge halten, dass beim normalen Betrieb alles Queck silber verdampft und der Quecksilberdampf ungesättigt ist.
Es bildet sich in der Röhre eine Hoch- druckquecksilberdampfentladung, die daran erkannt werden kann, dass die Entladung nicht den ganzen Querschnitt der Röhre füllt, sondern eingeschnürt ist. Wird die Röhren- wand aus einem für ultraviolettes Licht durch lässigen Material hergestellt, so kann die Röhre auch für Bestrahlungszwecke verwen det werden.
Beim Inbetriebsetzen der Röhre bildet sich zwischen der Hauptelektrode 2 und der Iiilfs- elektrode 9 eine Hilfsentladung, durch welche die Elektrode 2 aufgeheizt und zu gleicher Zeit in der Entladungsbahn eine Anzahl Ionen und Elektronen entwickelt wird, wodurch die Zünder der Entladung zwischen den Haupt elektroden 2 und 3 erleichtert v'vird. Die Hauptelektroden werden also bei derInbetrieb- setzung und beim weiteren Betrieb nicht durch einen Fremdstrom, sondern durch die Ent ladung geheizt.
Obwohl die Elektroden der in der Zeich nung hergestellten Röhre drei engere Win dungen haben, können sie selbstredend auch mit mehreren oder nur mit zwei oder sogar mit nur einer engen Windung ausgestaltet werden. Auch können mehr als eine Windung mit grösserem Empfange vorhanden sein. Auch brauchen die engeren Windungen nicht die Form eines zylindrischen Schraubendrahtes zu erhalten, sondern können auch in Form eines z. B. kegeligen, wendelförmigen Körpers an geordnet sein.
Electric discharge tube. It is known to provide gas-filled discharge tubes with one or more glow electrodes that are not heated by a special heating current, but by the discharge ge. As a result, these electrodes only need to have one power supply wire. In the manufacture of the tubes, however, for the purpose of degassing the electrodes and improving the electron emissivity, it is desirable to be able to bring the electrodes to a high temperature independently of the discharge.
To this end, it has been proposed to let the electrodes form part of a circuit closed in the tube so that the electrodes can be heated by means of high-frequency currents induced in this circuit. For this purpose, for example, the actual glow electrode has been arranged between the legs of a U-shaped, metal bracket in order to obtain a closed circuit in which currents can be induced by means of a high-frequency magnetic field.
It has now been found that particular difficulties arise with this type of electrode. In order to enable the induction of high-frequency currents economically, the electrode structure must be arranged in the tube in such a way that the plane of the self-contained circuit is approximately perpendicular to the axis of the tube, so that it is possible to move the high-frequency coil around the To put the tube around. In order to induce currents of sufficient intensity, the circuit must be designed in such a way that it includes as many lines of force as possible, that is, the electrode structure must have a large extension, for example be approximately circular with the largest possible diameter.
However, this has the disadvantage that the electrode is located a short distance from the tube wall, so that there is a risk that the discharge applied to this electrode will damage the tube wall. This disadvantage occurs particularly with high-pressure discharge tubes, which are known to have a constricted discharge of high current density.
The invention relates to electrical discharge tubes with a gas filling (which here includes not only a filling consisting of one or more gases, but also a vapor or gas-vapor filling) and at least one glow electrode heated by the discharge, which is formed in this way is that it forms a self-contained current path within the discharge tube, and has the purpose of eliminating the disadvantages mentioned above.
According to the invention, the glow electrode to be heated by the discharge is formed from a self-contained, helical body, the axis of which roughly coincides with the tube axis, and at least one of the turns has a larger circumference and is further away from the discharge path than the other turns . Due to the winding with a larger circumference, so many lines of force can easily be grasped when inducing the high-frequency currents that high-frequency heating with good efficiency is possible. The discharge will, however, start at the narrower turns, which are closer to the discharge path and which are located at a greater distance from the tube wall.
The discharge is thus held approximately in the axis of the tube, while the distance of the winding with a larger extent from the tube wall can still be selected to be small.
The connecting part of the ends of the helical body is preferably passed through its turns. The end of this connecting part facing the discharge path then bends against the windings, so that there is a more or less pronounced tip in the tube axis, which promotes a slight ignition.
In order to encompass as many lines of force as possible with the smallest possible length of the turn with a larger circumference, the turn will generally be circularly shaped; however, it may be advantageous to depart from this form. As is well known, in metal vapor discharge tubes, especially in high pressure vapor discharge tubes, one should avoid dead spaces behind the electrodes in which the vapor would condense excessively, for which purpose the electrodes are arranged very close to the tube ends.
If the tube is now provided with a pinch point protruding outside the vacuum space, the winding is expediently given an elongated shape with a larger circumference, since in this case the cross-section of the tube near the pinch point is also elongated. By now giving the winding an elongated shape that is compressed compared to the circular shape, the electrode is adapted to the shape of the tube end and it can be arranged closer to the pinch point.
The drawing shows in FIGS. 1 and 2 an embodiment of the subject matter of the invention in two views.
The luminous tube 1 shown is used to emit light rays, is cylindrical and made of hard glass. In the ends of the discharge space the glow electrodes 2 and 3 are arranged, each consisting of a helically wound wire with three narrower turns 4 and one turn 5 with a larger circumference. The axes of the helical bodies coincide approximately with the tube axis, while the ends of each of the same are connected to one another by a connecting part located in the axis, so that a closed circuit is formed.
The connecting part protrudes slightly from the first, narrower turn: the glow electrodes each form one. composite body, which consists of a tungsten core on which a thin, already helical wire is wound in a helical manner. The electrodes are coated with a material that emits strong electrons, suitably alkaline earth. The turn 5 of the electrodes is only slightly narrower than the tube, so that when a high-frequency coil is placed around the tube during the manufacture of the tube, as many lines of force as possible are encompassed by this turn. The turn 5 is further away from the discharge path than the turns 4, which are relatively narrow.
As a result, the discharge starts at these narrower turns located in the center of the tube.
The tube is provided with a pinch point 6 at one end, which protrudes not inside but outside the vacuum space. The tube therefore does not have a circular cross-section in the vicinity of this external pinch point, but an elongated cross-section. In order to be able to arrange the electrode 2 very close to the end of the tube, the shape of the turn 5 of this electrode is adapted to the tube cross-section, that is, this turn also has an elongated shape. The width of this turn indicated in Fig. 2 is therefore also smaller than the dimension given in Fig. 1.
The electrodes 2 and 3 are attached to support wires 7 which are surrounded by insulating tubes 8 made of glass, for example. The power supply wires of the electrodes are led through the pinch point 6 to the outside. In the vicinity of the elec trode 2, an auxiliary electrode 9 is arranged in the form of a thin rod made of tungsten. This auxiliary electrode can be connected to the power supply wire of the electrode 3 via a high impedance.
In the tube there is noble gas, e.g. B. Neon, under a pressure of a few mm, the tube also contains mercury. The amount of mercury is kept so low that all mercury evaporates during normal operation and the mercury vapor is unsaturated.
A high-pressure mercury vapor discharge forms in the tube, which can be recognized by the fact that the discharge does not fill the entire cross-section of the tube, but is constricted. If the tube wall is made of a material that is permeable to ultraviolet light, the tube can also be used for radiation purposes.
When the tube is started up, an auxiliary discharge is formed between the main electrode 2 and the auxiliary electrode 9, which heats up the electrode 2 and at the same time develops a number of ions and electrons in the discharge path, which ignites the discharge between the main electrodes 2 and 3 relieved v'vird. The main electrodes are therefore not heated by an external current during start-up and during further operation, but rather by the discharge.
Although the electrodes of the tube produced in the drawing have three narrow turns, they can of course also be designed with several or only two or even only one narrow turn. There can also be more than one turn with greater reception. Also, the tighter turns do not need to be in the form of a cylindrical screw wire, but can also be in the form of a z. B. conical, helical body to be arranged.