Netalldampflampe, insbesondere für medizinische Zecke. Es ist bekannt, für medizinische Zwecke gleichzeitig Bestrahlungen mit Temperatur strahlern, insbesondere Glühlampen, und mit Quecksilberdampfröhren vorzunehmen. Da mit wird die physiologische Wirkung der ultravioletten Strahlen durch die Wirkung der roten und ultraroten Strahlen ergänzt.
Zu diesem Zwecke hat man zahlreiche soge nannte Mischlichtlampen gebaut, indem man zum Beispiel Glühdraht und Quecksilber druckbogen in ein gemeinsames Entladungs gefäss brachte; man hat auch schon vorge schlagen, durch die Anwendung von Fluor eszenzschirmen die dem Quecksilberbogen fehlenden Strahlen, zum Beispiel den lang welligen Teil des sichtbaren Spektrums zu liefern. Eine Möglichkeit, mit diesen Ge räten das Strahlenspektrum nach Bedarf in einfacher und praktischer Weise zu korrigie ren, besteht jedoch nicht.
Bekanntlich ver schiebt sich in den Metalldampflampen der Mittelpunkt der Gesamtstrahlung mit zuneh mendem Dampfdruck nach dem langwellige- ren Bereich des Spektrums. Für die verschie- denen Zwecke der Strahlungstherapie wurden bis jetzt, ausser den vorher erwähnten Misch lichtlampen, Hochdruck- und Niederdruck entladungsröhren gebaut. Nur durch kompli zierte Kombinationen solcher Hoch- und Niederdruckbrenner war es möglich, den Spektralbereich zu verändern, um ihn dem Heilverlaufe anzupassen.
Dieser Umstand steht jedoch der Verbreitung des Strahlungs gerätes in breiteren Volksschichten hindeind im Wege, denn die Privatleute sind selten, die sich die Anschaffung solcher teurer Aggregate leisten können.
Gegenstand der Erfindung ist eine Me- talldampflampe, die sich dadurch auszeich net, dass sie sowohl als Hochdruck- wie auch als Niederdruckbrenner verwendet werden kann. Bei zweckmässiger Ausführung kann die Gesamtstrahlung daher mit einfachen Mitteln beliebig nach dem langwelligeren, oder nach dem kurzwelligeren Gebiet des Spektrums gesteuert werden.
Soll der Brenner ein Spektrum haben, das starke Linien im Ultraviolett besitzt, das heisst soll der Brenner im Wellenbereiche von 296-330 m,u arbeiten und der Anteil an sichtbarem Licht nur gering sein, so darf keine Bogenentladung auftreten, sondern eine reine Glimmentladung, wie dies bei der Niederstdrucklampe der Fall ist. Die spezi fische Belastung ist dabei nicht höher als 5 Volt/cm.
Bei Belastungen von über 10 Volt/cm (Arbeitsgebiet der normalen Hochdrucklampe) nimmt der Anteil an Rot mit zunehmender Elektronengeschwindigkeit zu, und bei stark eingeschnürten Bogenentla dung wird die in der Strahlungstherapie viel verlangte Tiefenwirkung der Strahlen er reicht.
Werden normale Hochdruckelektro den in Entladungsgefässen unterheizt, das heisst unterbelastet, so tritt nach verhältnis mässig kurzer Zeit eine Zerstäubung des Trä- germetalles ein und die Röhre wird unbrauch bar: Werden dagegen normale Niederdruck elektroden unzulässig hoch erhitzt, so tritt bald eine Entg'lasung der Quarzwand und eine Verdampfung des Elektrodenmaterials ein, so dass die Lebensdauer derartiger Bren ner stark gekürzt wird.
Damit soll gezeigt sein, dass es mit den bis heute gebauten Niederdruckbrennern nicht möglich war, im Hochdruckgebiet zu arbei ten, während ein Hochdruckbrenner nicht im Niederdruckgebiet zu gebrauchen ist. Bei der erfindungsgemässen Metalldampflampe kön nen diese bekannten Nachteile zweckmässig durch eine besondere Anordnung und Bauart der Elektroden behoben werden.
Dabei brauchen keinerlei komplizierte elektrische Schaltungen vorgenommen zu werden, sondern vorzugsweise genügt das reine Kippen der Lampe um eine zwei Pol gefässe verbindende Achse (oder um eine Parallele zu ihr), um den Spektralbereich der Metalldampflampe in der gewünschten Weise zu verändern.
Die Erfindung soll an Hand der Zeich nung näher erläutert werden, welche eine bei spielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes darstellt.
Fig. 1 zeigt eine fertig gesockelte Ent ladungsröhre, und Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die eine Elektrodenseite, jedoch ohne Sockel, in ver- grösserter,Skala: Die dargestellte Ausführungsform besteht aus einem U-förmig gebogenen Quarzrohr l; welches an den beiden Enden in je ein Pol gefäss 2 übergeht. Als Sockel jedes Polge fässes 2 ist eine Metallkappe 3 vorgesehen, welche mittels einer schlecht wärmeleitenden Masse 4 am Glas bezw. am Quarz befestigt ist.
Die Elektroden bestehen je aus einem nicht zu dünnen Wolframdraht 5, der sich derart zu einer Spirale 6 aufwickelt, dass ein zylindrischer Hohlraum 7 entsteht, welcher teilweise mit einem vorzugsweise aus einer Mischung von 80 % Wolframpulver und 20 Erdalkaliozyd bestehenden gepressten Zylin der 8 bestückt ist. Ein besonders guter Kon takt des Sinterkörpers 8 mit dem Träger metall wird dadurch gesichert,
dass dank der federnden Eigenschaften der Wolframspirale die Sintermasse, welcher vorzugsweise die Form runder Stäbchen gegeben wird, mit leicht schraubender Bewegung in die Spirale eingedreht werden kann. Demzufolge bedarf es keiner weiteren Hilfsmittel zur Befesti gung der Sintermasse, was für die Herstel lung des Brenners von grosser Wichtigkeit ist.
Das eine Ende der Wolframspirale dient als Stromzuführungsdraht und wird mit einem kleinen Isolator (Glastropfen) 9 (zwi schen Einschmelzseite des Stromzuführungs- drahtes und Spirale) versehen, welcher die Aufgabe hat, den Quecksilbervorrat, welcher sich am Fusse der Elektrode befindet, gegen direkte Strahlung zu schützen und eine Rückzündung zu verhindern. Das andere Ende der Wolframspirale läuft,
diametral zum ersten, in achsialer Richtung frei aus. Der frei auslaufende Draht ist chemisch an geschärft oder geschliffen und bildet eine Spitze 10. Die Elektrodenzuführungen sind absichtlich klein gehalten, um die Wärme verluste herabzusetzen. Es genügt zum Bei spiel für eine maximale Strombelastung von zirka 2 Amp. ein Wolframdraht von 0,4 mm.
Die Entladungsröhre ist zur Ionisations- einleitung mit Edelgas gefüllt und enthält eine bestimmte kleine Menge Quecksilber, das beim Betrieb zweckmässig nicht völlig ver dampft. Verschiedene Stoffe können auch dem Quecksilber zugesetzt werden, um in an sich bekannter Weise das Quecksilber spektrum im ultravioletten oder im roten Spektralgebiet aufzufüllen.
Der Entladevorgang ist kurz folgender: Die Entladungsröhre wird in der Stellung nach Fig. 1 zum Beispiel mit einer Spannung von zirka 5 Volt/cm in Betrieb gesetzt, wobei, nach Einleitung der Ionisation, die Entla dung an den Spitzen 10 der Elektroden ein setzt, welche zu glühen anfangen. Dieser Zustand kann beliebig lange aufrecht erhal ten bleiben, vorausgesetzt, dass man Vor kehrungen zur Begrenzung des Stromes trifft (z. B. durch in Serieschaltung mit einer Im pedanz), ohne eine Überhitzung des Wolf ramdrahtes zu verursachen.
Wird also die Röhre mit einer Belastung betrieben, die 50 bis 100 Amp. nicht überschreitet, so glühen nur die Spitzen 10 und die Lampe brennt als Niederstdrucklampe.
Wird aber zufolge der gutem Wärmeleit fähigkeit des Wolframdrahtes ein Teil der mit dem Sinterkörper 8 bestückten Spirale 6 stärker aufgeheizt, so fängt auch dieser Teil an zu glühen und nimmt an der Entladung teil. Die Glühzone schreitet fort bis zu den ersten Windungen der Spirale, der Sinter- ktirper 8 selbst fängt an zu glühen und nimmt seinerseits an der Elektronenemission teil. Entsprechend der höheren Temperatur steigt auch der Druck im Innern der Röhre. Wir sind von der Niederstdrucklampe zur eigentlichen Niederdrucklampe gelangt.
Wäre kein .Sinterkörper vorhanden, so würde die Elektrode durch den Aufheizungseffekt eine derart hohe über dem Verdampfungspunkte des Wolframs liegende Temperatur anneh men, dass das Elektrodenmaterial kurz nach der Inbetriebsetzung verdampfen würde.
Diesem Zustande wirkt der Sinterkörper entgegen, indem er die Spitze 10 entlastet und schon bei etwa 800 C zu emittieren be ginnt. Die hohe Beimischung des Wolfram- Pulvers zum Erdalkalioxyd (80 %) sichert ausser der guten Wärmeleitfähigkeit des Sinterkörpers noch dessen guten Kontakt mit der Wolframwendel, nebst geringem elek trischem Widerstand. Ferner wird dadurch das Auftreten von Glühinseln vermieden.
Wenn die Röhre um die Achse x--x (oder eine zu ihr parallele) um 180 gedreht wird, so fliesst das Hg aus den Polgefässen in den Scheitel des U-förmigen Quarzrohres. Da durch nun, dass die HK-Oberfläche eine be deutend grössere ist, als im nicht gedrehten Fall, setzt eine intensivere Verdampfung des Hg und damit eine erhebliche Druckzunahme ein. Diese Wirkung wird noch wesentlich erhöht, wenn die Lampe vorher eine gewisse Zeit in der urgedrehten Lage gebrannt hat, wodurch eben, gerade die Scheitelstelle des U-förmigen Quarzrohres sehr erhitzt worden war.
Die resultierende Druckzunahme bewirkt nur ein Steigen der Spannung bei leicht fallendem Strom. Wir befinden uns im Hochdruckgebiet; die Lampe arbeitet als Hochdrucklampe. Durch die hohe Elektro nendichte wird die freie Weglänge kleiner.
Die Elektronen, die im Niederdruckfall fast ohne Stösse zur Anode wanderten und so ihre Energie alle auf einmal in Licht um setzen konnten, tun dies im Hochdruckfall, wo ihre Geschwindigkeitsabnahme infolge der zahlreichen Stösse eine stufenweise ist, ebenfalls in mehreren Raten, wodurch die f diesen Stufen entsprechende Anzahl Licht quanten auftreten und eine Verschiebung des Spektrums in schon erwähntem Sinne bewir ken.
Zusammengefasst: Es ist in der beschrie benen Anordnung möglich, dieselbe Lampe E einmal als Niederdrucklampe und einmal als Hochdrucklampe arbeiten zu lassen, indem man sie um 180 um die Achse x-x oder eine dazu parallele schwenkt.
Metal vapor lamps, in particular for medical ticks. It is known to emit irradiations with temperature simultaneously for medical purposes, especially incandescent lamps, and to make with mercury vapor tubes. The physiological effect of the ultraviolet rays is supplemented by the effect of the red and ultraviolet rays.
For this purpose, numerous so-called mixed-light lamps have been built, for example by placing filament and mercury printed sheets in a common discharge vessel; It has also been proposed to use fluorescent screens to supply the rays missing from the mercury arc, for example the long wavy part of the visible spectrum. However, there is no possibility of using these devices to correct the radiation spectrum as required in a simple and practical manner.
As is well known, in metal halide lamps the center point of the total radiation shifts with increasing vapor pressure towards the longer-wave range of the spectrum. Up to now, in addition to the mixed light lamps mentioned above, high-pressure and low-pressure discharge tubes have been built for the various purposes of radiation therapy. Only through complex combinations of such high and low pressure burners was it possible to change the spectral range in order to adapt it to the healing process.
However, this circumstance stands in the way of the spread of the radiation device in broader strata of the population, because private individuals are rare who can afford the purchase of such expensive units.
The subject of the invention is a metal vapor lamp which is characterized in that it can be used both as a high-pressure and as a low-pressure burner. In an expedient embodiment, the total radiation can therefore be controlled with simple means as desired according to the longer-wave or the shorter-wave area of the spectrum.
If the burner should have a spectrum that has strong lines in the ultraviolet, i.e. the burner should work in the wave range of 296-330 m, u and the proportion of visible light should only be low, no arc discharge must occur, but a pure glow discharge, as is the case with the low pressure lamp. The specific load is not higher than 5 volts / cm.
At loads of over 10 volts / cm (working area of the normal high-pressure lamp), the proportion of red increases with increasing electron speed, and with strongly constricted arc discharge the depth effect of the rays, which is much required in radiation therapy, is achieved.
If normal high-pressure electrodes in discharge vessels are underheated, i.e. under-loaded, after a relatively short period of time, the carrier metal will be atomized and the tube will become unusable: If, on the other hand, normal low-pressure electrodes are heated to an unacceptably high level, the vitrification will soon occur Quartz wall and an evaporation of the electrode material, so that the life of such burners is greatly shortened.
This is to show that it was not possible to work in the high pressure area with the low pressure burners built to date, while a high pressure burner cannot be used in the low pressure area. In the metal vapor lamp according to the invention, these known disadvantages can expediently be remedied by a special arrangement and design of the electrodes.
No complicated electrical circuits need to be made here, rather simply tilting the lamp around an axis connecting two pole vessels (or around a parallel to it) is sufficient to change the spectral range of the metal halide lamp in the desired manner.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which represents an embodiment of the invention with example embodiment.
1 shows a completely capped discharge tube, and FIG. 2 shows a section through one electrode side, but without a base, on an enlarged scale: The embodiment shown consists of a U-shaped bent quartz tube 1; which merges into a pole vessel 2 at both ends. As the base of each Polge barrel 2, a metal cap 3 is provided, which BEZW by means of a poorly thermally conductive mass 4 on the glass. attached to the quartz.
The electrodes each consist of a tungsten wire 5 that is not too thin, which winds up to form a spiral 6 in such a way that a cylindrical cavity 7 is formed, which is partially equipped with a pressed cylinder 8, preferably consisting of a mixture of 80% tungsten powder and 20 alkaline earth metal . A particularly good contact between the sintered body 8 and the metal carrier is ensured by
that thanks to the resilient properties of the tungsten spiral, the sintered mass, which is preferably given the shape of round rods, can be screwed into the spiral with a slight screwing movement. As a result, there is no need for any further aids to fasten the sintered mass, which is of great importance for the manufacture of the burner.
One end of the tungsten spiral serves as a power supply wire and is provided with a small insulator (glass droplet) 9 (between the fused-in side of the power supply wire and the spiral), which has the task of protecting the mercury supply, which is located at the foot of the electrode, against direct radiation to protect and prevent re-ignition. The other end of the tungsten spiral is running
diametrically to the first, freely in the axial direction. The freely running wire is chemically sharpened or ground and forms a point 10. The electrode leads are intentionally kept small in order to reduce heat loss. For example, a 0.4 mm tungsten wire is sufficient for a maximum current load of around 2 amps.
The discharge tube is filled with noble gas to initiate ionization and contains a certain small amount of mercury, which it is advisable not to completely evaporate during operation. Various substances can also be added to the mercury in order to fill up the mercury spectrum in the ultraviolet or in the red spectral region in a manner known per se.
Briefly, the discharge process is as follows: The discharge tube is put into operation in the position according to FIG. 1, for example with a voltage of about 5 volts / cm, wherein, after the initiation of the ionization, the discharge at the tips 10 of the electrodes begins, which start to glow. This state can be maintained for any length of time, provided that precautions are taken to limit the current (e.g. by being connected in series with an impedance) without causing the tungsten wire to overheat.
If the tube is operated with a load that does not exceed 50 to 100 amps, only the tips 10 glow and the lamp burns as a low-pressure lamp.
If, however, due to the good thermal conductivity of the tungsten wire, part of the spiral 6 fitted with the sintered body 8 is heated up more, this part also begins to glow and takes part in the discharge. The glow zone progresses up to the first turns of the spiral, the sintered body 8 itself begins to glow and in turn takes part in the electron emission. As the temperature increases, so does the pressure inside the tube. We got from the low pressure lamp to the actual low pressure lamp.
If no sintered body were present, the heating effect would cause the electrode to assume such a high temperature above the evaporation point of the tungsten that the electrode material would evaporate shortly after it was put into operation.
The sintered body counteracts this condition in that it relieves the tip 10 and begins to emit at around 800.degree. The high admixture of tungsten powder to the alkaline earth oxide (80%) ensures, in addition to the good thermal conductivity of the sintered body, its good contact with the tungsten filament, in addition to low electrical resistance. This also avoids the occurrence of glow islands.
When the tube is rotated 180 around the axis x - x (or one parallel to it), the Hg flows from the pole vessels into the apex of the U-shaped quartz tube. Since the HK surface is significantly larger than in the non-rotated case, more intensive evaporation of the Hg and thus a considerable increase in pressure sets in. This effect is significantly increased if the lamp has been burning for a certain time in the unrotated position, which is precisely where the apex of the U-shaped quartz tube was very heated.
The resulting increase in pressure only causes the voltage to rise when the current falls slightly. We are in the high pressure area; the lamp works as a high pressure lamp. Due to the high electron density, the free path is smaller.
The electrons, which in the low pressure case migrated to the anode with almost no impact and were able to convert their energy into light all at once, do this in the high pressure case, where their speed decrease is gradual due to the numerous collisions, also in several rates, which causes the f this Steps corresponding number of light quanta occur and cause a shift in the spectrum in the sense already mentioned.
In summary: It is possible in the described arrangement to let the same lamp E work once as a low-pressure lamp and once as a high-pressure lamp by pivoting it by 180 around the axis x-x or a parallel one.