Elektrische Hochdruckmetalldampfentladungsröhre. Es sind HochdTuckquecksilber.dampfentla- dungsröhren bekannt, in denen sieh eine der artig kleine Quecksilbermenge befindet, dass schon bevor .die Röhren ihre normale Be triebstemperatur erreicht haben, die .gesamte Quecksilbermenge verdampft ist, so :
dass der Quecksilberdampf beim normalen Betrieb un gesättigt ist. Es wird hierdurch .der Vorteil erreicht, dass die Dichte des Quecksilber dampfes während des Betriebes immer die selbe ist, so dass die Brennspannung der Ent ladung sich bei Stromschwankungen öder bei Änderungen des Erhitzungszustandes der Röhre nur wenig ändert.
Diese Dosierung der Quecksilbermenge wird in der Regel dadurch erreicht, dass eine genau abgewogene oder abgemessene Menge flüssigen Quecksilbers in die Röhre gebracht wird. Bei fabrikatorischer Anwendung dieses Dosierungsverfahrens macht sich jedoch öfters ,der Nachteil bemerkbar, dass das Volu men der verschiedenen Röhren kleine Tole ranzen zeigt, so dass bei Einführung einer gleichen Quecksilbermenge beim Betrieb -die Dampfdichte in den verschiedenen Röhren nicht genau dieselbe ist und auch die Brenn- spannungen der Röhren voneinander abwei chen.
Diese Schwierigkeiten können besonders dann auftreten, wenn -die Enladungsröhren aus hochschmelzendem Material, besonders aus Quarz hergestellt werden, da bei Ver wendung eines solchen schwieriger als ge wöhnliches Glas zu bearbeitenden Materials das Einhalten des Volumens der verschiede nen Röhren auf einem Wert schwierig ist.
Es wurde auch vorgeschlagen, die er wünschte Quecksilbermenge durch Hinüber destillieren in die Röhre einzuführen, wobei während des Einführens des Quecksilber dampfes eine Entladung in der Röhre erzeugt wird. Bei zunehmender Menge des eingeführ ten Quecksilbers steigt die Brennspannung. Bei diesem Verfahren wird folglich die Brennspannung beobachtet und der Zutritt des Quecksilberdampfes unterbrochen, wenn die Brennspannung den erwünschten Wert erreicht hat. Dieses Verfahren zum Ein- bringen einer dosierten Metallmenge ist jedoch umständlich und zeitraubend.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Hochdruckmetalldampfentladungsröhre mit festen Elektroden und einem Überschuss an verdampfbaren Metall (das heisst, dass bei normalem Betrieb nicht die ganze den Dampf liefernde Metallmenge in Dampfform über geht) und bezweckt, trotz des Vorhandenseins eines Überschusses an verdampfbarem Me tall, doch die mit ungesättigtem Metalldampf verbundenen Vorteile zu erreichen.
Die Entladungsröhre gemäss der Erfin dung weist einen Ansatzbehälter auf, der eine grössere als kapillare Weite hat und ,dessen Temperatur hauptsächlich von einem Heizkörper bestimmt wird, der in Reihe mit der Entladungsbahn geschaltet ist, wobei die Entladungsröhre so gebaut ist,,dass beim Be trieb der Ansatzbehälter .die kälteste Stelle des mit dem Metalldampf in Berührung kom- men-den Teils der Entladungsröhre bildet.
Der Druck des Dampfes wird somit von der Temperatur dieses die kälteste Stelle bil denden Ansatzbehälters bedingt. Tritt beim Betrieb eine Erhöhung des Dampfdruckes auf, so nimmt die Brennspannung der Ent- iatdung zu, und es sinkt die Stromstärke. Demzufolge wird vom Heizkörper, der in Reihe mit der Entladungsbahn geschaltet ist, weniger Wärme entwickelt, was eine gerin gere Erhitzung. des Ansatzbehälters zur Folge hat, so, dass der Dampfdruckerhöhung entgegengewirkt wird.
Der Dampfdruck wird also automatisch konstant oder nahezu kon stant gehalten. Um den Einfluss der von der Entladung erzeugten Wärme auf die Tempe ratur des Ansatzbehälters zu verringern, kann dieser derart angeordnet sein, dass die Wärmeübertragung von dem Entladungs raum auf .den Ansatzbehälter möglichst ge ring ist.
Zweckmässig wird hierzu ausserhalb der Entladungsröhre zwischen dem Entladungs raum und dem Ansatzbehälter eine zum Bei spiel aus Asbest bestehende Wärmeisolation angebracht. Der Ansatzbehälter hat eine grössere als kapillare Weite. Bei Verwendung eines kapillaren Ansatzbehälters würden bestimmte Nachteile auftreten, die durch die Benutzung eines weiten Behälters behoben sind.
Wenn das Metall sich ausserhalb des Ansatzbehäl ters befindet, was zum Beispiel nach dem Transport der Röhre der Fall sein kann, destilliert das Metall nach dem Inbetrieb- setzen von dem Entladungsraum in den An- satzbehälter hinüber, ,da diese beim Betrieb die niedrigste Temperatur erhält.
Das im Ansatzbehälter in der Nähe .der Mündung kondensierte Metall würde in diesem Behäl ter, wenn dieser als Kapillarröhre ausgebil det wäre, nicht frei herunterfliessen können, weil es durch die Kapillarröhre festgehalten werden würde. Das gebildete Kondensat könnte das Kapillarrohr sogar abschliessen.
Weiter hat ein Kapillarbehälter wegen seines geringen Durchmessers nur eine kleine Wärmekapazität. Dies führt öfters zu'Schwie- rigkeiten, weil bei dem erwähnten Hinüber destillieren des Metallos das Kondensat seine Kondensationswärme an den Behälter abgibt, wodurch der nur eine geringe Wärmekapa zität zeigende Ansatzbehälter vorübergehend auf eine 'Temperatur gebracht wird, die wesentlich höher ist als die dem erwünsch ten Dampfdruck entsprechende Temperatur, so dass der Dampf vorübergehend einen zu hohen Druck annimmt,
der manchmal zu einer so hohen Brennspannung führt, dass die Entladung erlischt.
Dadurch, .dass -der Ansatzbehälter der er findungsgemässen Röhre eine grössere als kapillare Weite hat, wird das Metall in die sem Behälter nicht durch Kapillarkräfte fest gehalten, auch ist die Wärmekapazität des Behälters grösser. Hierdurch werden die obererwähnten, mit einem kapillaren Ansatz- behälter verknüpften Schwierigkeiten vermie den.
Zweckmässig wird die Wärmekapazität des Ansatzbehälters noch dadurch vergrössert, dass er mit einer metallenen Hülle umgeben wird. Diese kann zum Beispiel aus einer über den Ansatzbehälter geschobenen metal lenen Haube bestehen.
Die Röhre wird selbstverständlich in einer derartigen Stellung betrieben"dass das Metall nicht aus dem Ansatzbehälter herausfliesst. Vorzugsweise wird der Ansatzbehälter derart ausgebildet, dass die Entladungsröhre in ver schiedenen Stellungen benutzt werden kann, ohne .dass das im Ansatzbehälter befindliche Metall aus dem Behälter herunterfallen kann.
Besteht das Entladungsrohr zum Beispiel in der Hauptsache aus einem zylindrischen Ent ladungsgefäss, so kann dieses Gefäss mit einem länglichen, schräg zur Achse des Ent ladungsraumes angeordneten Ansatzbehälter versehen werden. -Auf diese Weise ist es möglich, die Entladungsröhre in verschie denen Stellungen zu betreiben, was zum Bei spiel von grossem Vorteil ist,-wenn ,die Röhre für Bestrahlungszwecke verwendet wird.
In der Zeichnung stellt Fig. 1 ein Aus führungsbeispiel einer Entladungsröhre ge mäss der Erfindung im Längsschnitt dar, während Fig. 2 das Schaltschema dieser Röhre zeigt.
Die abgebildete Röhre besteht in der Hauptsache aus einem zylindrischen Quarz rohr 1, an dessen Enden die beiden aus einem hochschmelzenden Glase bestehenden Kappen 2 bezw. 3 aasgeschmolzen sind, :durch die hincluTch die Stromzuführüngsdrähte der Glühelektroden 4 bezw. 5 geführt sind. Die Stromzuführungsdrähte der Elektrode 5 sind in Fig. 1 nicht zu ersehen, weil sie vor der Schnittfläche durch die Kappe 3 liegen.
Die Elektroden 4 und 5 können in üblicher Weise als Ogydelektroden ausgebildet sein.
An der *Kappe 3 ist ein Seitenbehälter 6 aasgeschmolzen, der aus einem zylindrischen Quarz- oder Glasrohr -besteht. Dieses Rohr 6 liegt nicht in der Verlängerung -des zylin drischen Entladungsgefässes, sondern ist .der art angeordnet, dass seine Achse mit der Verlängerung der Achse des Zylinders 1 einen spitzen Winkel, z. B. einen solchen von ungefähr 45', einschliesst. Das Rohr 6 ist verhältnismässig weit, z.
B. 4 mm oder mehr, und ist eng umgeben- von einer Nickel- haube 7, die zum Beispiel -eine Wandstärke von 2 mm hat und eine grosse Wärmekapa zität aufweist; sie ist umgeben von einem Heizdraht 8, dessen Windungen selbstver ständlich gegeneinander und gegen die Haube 7 elektrisch isoliert sind. Gegebenen falls könnte der Ansatzbehälter selbst ganz oder teilweise aus Metall hergestellt werden.
Die Röhre enthält Edelgas, z. B. Argon, unter einem Druck von einigen Millimetern Quecksilbersäule; auch ist eine so grosse Menge Quecksilber in die Röhre eingebracht, dass beim Betrieb ein tberschuss flüssigen Quecksilbers in der Röhre vorhanden ist.
Beim Betrieb entwickelt sich Quecksilber- dampf von so hohem -Drück, dass zwischen den Elektroden 4 und 5 eine eingeschnürte Floöhd@ruckquecksilberdampfentladung statt findet, die zum Aussenden von Strahlen, z. B. ultravioletten Strahlen, dienen kann.
Die Entladungsröhre ist derart :gebaut, dass beim Betrieb die kälteste Stelle der mit .dem Metalldampf in. Berührung kommenden Teile der Entladungsröhre in dem Ansatz behälter 6 gelegen ist, so dass der Dampf druck von der Temperatur dieser kältesten Stelle bestimmt wird.
In vielen Fällen wird es - zweckmässig sein, die Kappen 2 und 3 oder die -Enden des -Rohres 1 oder beide mit einer reflektierenden, zum Beispiel aus Pla tin bestehenden 'Schicht .zu bedecken, damit sich hinter den Elektroden keine Räume bil den, die eine niedrigere Temperatur als der Ansatzbehälter haben.
Der Überschuss ödes in der Entladungs röhre vorhandenen Quecksilbers begibt sich beim Betrieb nach dem Ansatzbehälter 6. Der-diesen Behälter umgebende Heizkörper 8 ist mit-- der Entladungsbahn in Reihe ge schaltet. Wie oben schon beschrieben wurde, hält dieser Heizkörper den Dampfdruck auf einem konstanten oder sich nur wenig ändern den Wert.
Um den direkten Einfluss der im -Ent- ladungsraum entwickelten Wärme auf den Ansatzbehälter 6 zu verringern, ist rund um die Aüsmün-dung des Behälters- ein wärme- isolierender Schirm 9, der zum Beispiel aus Asbest bestehen kann, angeordnet.
In !der gezeichneten Stellung der Röhre fliesst das Quecksilber im Ansatzbehälter nach dem -geschlossenen Ende hin. Die Röhre kann um die Age des Entladungsraumes in beiden D.rehriehtungen um 45 leicht ge dreht werden, ohne dass Gefahr besteht, dass das Quecksilber aus -dem Behälter 6 aus fliesst. Die Röhre kann auch in senkrechter Stellung benutzt werden, wenn nur dafür ge sorgt wird, dass er Ansatzbeh'ältersich unten befindet.
Der Seitenbehälter 6 mit :der Haube 7 und dem Heizkörper 8 können in einem nicht gezeichneten Sockel untergebracht werden, so dass der Ansatzbehälter von aussen nicht wahrzunehmen ist. Dieser Sockel kann dann an dem Rand 10 des zylindrischen Ge fässes 1 befestigt werden.
Auch das gegenüberliegende Ende der Entladungsröhre kann mit einem Sockel ver sehen werden, der dann an dem vorspringen den Rand 11 des Gefässes 1 befestigt und mit Kontaktorganen für die Stromzufüh- rungsdrähte der Elektrode 4 versehen werden kann. Auch ist es möglich, die Stromzufüh- rungsdrähte der Elektrode 4 aussen um die Röhre herum nach dem Sockel zu führen, der sich an dem gegenüberliegenden Ende der Röhre befindet und auch die Anschlüsse für die Elektrode 5 und den Heizkörper 8 auf weist. In diesem Falle befinden sich alle An schlüsse an einem Ende der Röhre.
Wird die Entladungsröhre zum Aussenden von ultravioletten Strahlen benutzt, so kann sie gegebenenfalls in bekannter Weise mit einem Filter umgeben werden, das die kür zeren, von der Röhre 1 ausgesandten Strahlen absorbiert. Wenn die Entladungsröhre an beiden Enden mit einem Sockel versehen ist, können diese Sockel derart ausgebildet wer den, dass der Filter über sie geschoben wer den kann und dann von ihnen getragen wird.
In einem bestimmten Falle war der innere Durchmesser des Entladungsraumes 20 mm, der Abstand der Elektroden 180 mm, zier innere Durchmesser und die Länge des An- satzbehälters 4 bezw. 25 mm, die Wandstärke des Ansatzbehälters 1 mm und die Wand stärke der Nickelhaube 2 mm. Der Heizkör per 8 bestand aus Konstantandraht mit einem Durchmesser von 0,9 mm und zeigte acht Windungen.
Fig.2 zeigt, dass die Glühelektroden 2 und 3 aus Transformatoren 12 bezw. 13 ge speist werden, die an ein Wecheelstromnetz 14 angeschlossen sind. Auch der Entladungs strom wird aus dieser Stromquelle bezogen, wobei in Reihe mit der Entladungsbahn eine Drosselspule 15 angeordnet ist. Auch aus Fig. 2 geht hervor, dass der Heizkörper 8 in Reihe mit der Entladungsbahn geschaltet ist. Gegebenenfalls können die Glühelektro- den auch von der Entladung erhitzt werden, so dass dann die Transformatoren 12 und 13 in Fortfall kommen.