DE102007050289A1

DE102007050289A1 - Carbon emitter with getter

Info

Publication number: DE102007050289A1
Application number: DE102007050289A
Authority: DE
Inventors: Maike Klumpp; Siegfried Grob; Sven Dr. Linow
Original assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Current assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-04-23
Also published as: WO2009052915A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Carbonstrahler mit einem Strahler-Hüllrohr, einem sich in dem Strahler-Hüllrohr befindlichen Filament und zumindest einem Kontaktbereich für einen elektrischen Anschlussleiter, welcher zu einem außenliegenden Anschlusskontakt geführt ist, wobei zumindest ein Getter innerhalb des Strahlerrohrs angeordnet ist.The invention relates to a carbon radiator with a radiator cladding tube, located in the radiator cladding filament and at least one contact area for an electrical connection conductor, which is guided to an external terminal contact, wherein at least one getter is disposed within the radiator tube.

Description

Die Erfindung betrifft einen Carbonstrahler mit einem Strahler-Hüllrohr, einem sich darin befindlichen Filament aus Carbon und zumindest einem Kontaktbereich für einen elektrischen Anschlussleiter, welcher zu einem außen liegenden Anschlusskontakt geführt ist, wobei zumindest ein Getter innerhalb des Strahlerrohrs angeordnet ist.The The invention relates to a carbon radiator with a radiator cladding tube, a carbon filament therein and at least a contact area for an electrical connection conductor, which led to an external terminal contact is, wherein arranged at least one getter within the radiator tube is.

Um Infrarot-Strahler oder Lichtquellen mit einem Filament aus Kohlenstoff als Strahlungsquelle (im folgenden als Carbonstrahler bezeichnet) herzustellen, müssen diese Filamente aus geeigneten Ausgangs-Materialien gefertigt werden. Diese Ausgangsmaterialien müssen in eine gewünschte Form gebracht und mittels geeigneter Prozesse in einen Kohlenstoff ausreichender Reinheit überführt werden. Das Ausgangsmaterial sollte dazu in einen reinen Kohlenstoff überführbar sein, wozu sowohl organische Stoffe, wie Baumwolle oder Bambus, als auch synthetische Verbindungen auf Kohlenstoff-Basis, wie Resine, carbonfaserverstärkte Thermo- oder Duroplaste, reiner Graphit oder Verbindungen aus Kohlenstoff, Stickstoff und Bor geeignet sind. Entscheidend für den Einsatz und die Lebensdauer des Strahlers ist hierbei eine ausreichende Reinigung bei ausreichend hoher Temperatur mit genügend langer Dauer. Je nach Anforderung an die Strahler variieren die Reinigungsprozesse und somit auch die benötigten Fertigungs-Prozesse der Strahler erheblich.Around Infrared emitters or light sources with a carbon filament as radiation source (hereinafter referred to as carbon radiator) These filaments must be made from suitable starting materials be made. These starting materials must be in one desired shape and brought by suitable processes converted into a carbon of sufficient purity become. The starting material should be convertible to a pure carbon including organic materials such as cotton or bamboo, as well as synthetic carbon-based compounds such as resine, carbon fiber reinforced thermosets or thermosets, pure graphite or compounds of carbon, nitrogen and boron are suitable. Decisive for the use and the life of the spotlight Here is a sufficient cleaning at a sufficiently high temperature with enough long duration. Depending on the requirements of the spotlights vary the cleaning processes and thus the required Manufacturing processes of the spotlights significantly.

Meist werden Carbonstrahler mit relativ geringen Filament-Temperaturen betrieben. So werden die beispielsweise in der US 6,654,549 , der EP 1 298 961 oder der US 6,949,727 beschriebenen Carbonstrahler mit Filament-Temperaturen zwischen 900°C bis maximal 1000°C spezifiziert. Dieser Temperaturbereich ist unkritisch im Hinblick auf Anforderungen an die benötigten Reinigungsprozesse. Selbst bei starken Verunreinigungen der Filamente oder Strahlerrohre mit Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff etc. kommt es zu keinen nennenswerten Ablagerungen von Kohlenstoff im Inneren des Strahlerrohres (Schwärzung). Auch kann das Strahlerrohr selbst in geschwärzten Bereichen keine Temperatur erreichen, bei der eine Entglasung des Quarzglases auftritt. Als Entglasung wird die Phasenumwandlung des Quarzglases hin zu einer kristallinen Phase, z. B. Kristobalit verstanden. Bei der Carbonisierung eines stickstoffhaltigen Ausgangsmaterials (z. B. einer auf Poly-Acrylo-Nitril (auch als PAN bezeichnet) basierenden Carbon-Faser) wird Stickstoff im Temperaturbereich unterhalb von 1100°C nur in geringen Mengen freigesetzt. Dieser Stickstoff wird hierbei direkt über chemische Verbindungen mit dem gleichzeitig freigesetzten Sauerstoff und Wasserstoff in die Gasphase überführt. Liegt jedoch im carbonisierten Filament kein Wasserstoff oder Sauerstoff mehr vor, so wird über molekulare Bindungen im Filament gebundener Stickstoff bei Temperaturen unterhalb von 1000°C bis 1100°C nicht mehr aus dem Filament freigesetzt.Most carbon emitters are operated with relatively low filament temperatures. Thus, for example, in the US 6,654,549 , of the EP 1 298 961 or the US 6,949,727 described carbon filers with filament temperatures between 900 ° C to a maximum of 1000 ° C specified. This temperature range is not critical with regard to requirements for the required cleaning processes. Even with strong contamination of the filaments or radiator tubes with oxygen, hydrogen, nitrogen, etc., there is no significant deposition of carbon in the interior of the radiator tube (blackening). Also, the radiator pipe can not reach a temperature even in blackened areas at which a devitrification of the quartz glass occurs. As devitrification, the phase transformation of the quartz glass towards a crystalline phase, for. B. understood as crystallite. In the carbonization of a nitrogen-containing starting material (for example, a carbon fiber based on polyacrylonitrile (also referred to as PAN)), nitrogen is liberated in the temperature range below 1100 ° C. only in small amounts. This nitrogen is thereby transferred directly via chemical compounds with the simultaneously released oxygen and hydrogen in the gas phase. However, if no hydrogen or oxygen is present in the carbonized filament, nitrogen bound in the filament via molecular bonds is no longer released from the filament at temperatures below 1000.degree. C. to 1100.degree.

Die EP 0 700 629 offenbart einen Carbonstrahler, der bei Filament-Temperaturen von 600°C bis 1800°C dauerhaft betrieben werden kann. Oberhalb von 1250°C kommt es jedoch zu Veränderungen des Strahlers, wie der Ablagerung von Carbon im Strahlerrohr (Schwärzung). Bei Temperaturen oberhalb von 1350°C wird zudem ein kleinräumiger Verlust von Carbon aus dem Filament beobachtet, welcher zu einem Durchbrennen des Filamentes an dieser Stelle führen kann. Beide Effekte führen mit zunehmender Temperatur zu einer Verkürzung der Lebensdauer. Dies bedeutet, dass Strahler dieser Art tatsächlich nur etwa bis zu einer Filamenttemperatur von 1400°C mit kommerziell nutzbaren Lebensdauern verwendet werden können.The EP 0 700 629 discloses a carbon emitter which can be operated permanently at filament temperatures of 600 ° C to 1800 ° C. Above 1250 ° C, however, there are changes in the radiator, such as the deposition of carbon in the radiator tube (blackening). At temperatures above 1350 ° C also a small-scale loss of carbon is observed from the filament, which can lead to a burn through of the filament at this point. Both effects lead to a shortening of the lifetime with increasing temperature. This means that radiators of this type can actually be used only up to a filament temperature of 1400 ° C with commercially useful lifetimes.

Da eine die Lebensdauer beeinflussende Abdampfung von Kohlenstoff vom Filament erst etwa ab 1800°C erwartet wird, sind diese Transport- und Erosionsvorgänge vorrangig auf Kreislaufprozesse unter Beteiligung von aus dem Filament oder dem Strahler-Hüllrohr freigesetzten Verunreinigungen zurückzuführen. Dies sind neben dem bekannten Wasserkreislauf vermutlich auch Reaktionen mit Stickstoff, sowie wenn vorhanden mit Schwefel und anderen Spurenstoffen.There a life-influencing evaporation of carbon from Filament is only expected from about 1800 ° C, these are Transport and erosion processes primarily on cycle processes under Involvement of the filament or the radiator cladding attributed released impurities. These are probably reactions in addition to the known water cycle with nitrogen, and if present with sulfur and other trace substances.

Um diese schädlichen Verunreinigungen zu beeinflussen gibt es wenige Ansätze in der Literatur: Die US 254,780 beschreibt den Einsatz von Chlor in Carbonlampen. Das Chlor reagiert beim ersten Betrieb des Filamentes mit dem Wasserstoff im Strahler-Hüllrohr oder Hüllkolben, so dass keine Schwärzung der Strahler-Hülle über den Wasserkreislauf eintreten können soll.To influence these harmful impurities, there are few approaches in the literature: The US 254,780 describes the use of chlorine in carbon lamps. The chlorine reacts during the first operation of the filament with the hydrogen in the radiator cladding tube or outer bulb, so that no blackening of the radiator sheath should be able to enter via the water cycle.

In der GB 1 085 420 ist beschrieben, wie bei der Fertigung von Carbonlampen roter Phosphor als Kurzzeitgetter im Kitt eingesetzt wird, der das Filament mit den Strom zuführenden Drähten verbindet. Dieser Phosphor wird beim Evakuieren des Glaskolbens durch das erste Betreiben des Filamentes aktiviert und bindet durch chemische Reaktionen Wasserstoff und Sauerstoff (sowie ungewollt Kohlenstoff). Ferner ist in der GB 1 085 420 der Zusatz einer Mischung aus Graphit, Zirkoniumpulver sowie rotem Phosphor zum Zement beschrieben. Auch dieser Zement fixiert das Filament an den elektrischen Durchführungen. Beide Zusätze werden beim Verschließen der Lampe thermisch angeregt und binden zu diesem Zeitpunkt alle Verunreinigungen im Strahler (Getter-Wirkung), insbesondere die aus dem als Kleber genutzten Gummiarabicum freiwerdenden Stoffe. Nachteilig ist jedoch, dass die Verarbeitung von Zirkoniumpulver als extrem gefährlich einzustufen ist, da dieses bei ca. 160°C bis 180°C bereits explosiv mit Luft reagiert und jederzeit durch elektrische Funken und andere Energiequellen gezündet werden kann.In the GB 1 085 420 describes how in the manufacture of carbon lamps red phosphorus is used as a short-term getter in the putty, which connects the filament to the current supplying wires. This phosphor is activated when the glass bulb is evacuated by the first operation of the filament and binds by chemical reactions hydrogen and oxygen (as well as unintentionally carbon). Furthermore, in the GB 1 085 420 described the addition of a mixture of graphite, zirconium powder and red phosphorus to the cement. This cement fixes the filament to the electrical feedthroughs. Both additives are thermally excited when closing the lamp and bind at this time all the impurities in the radiator (getter effect), in particular those released from the used as an adhesive gum arabic released substances. The disadvantage, however, is that the processing of zirconium powder is classified as extremely dangerous, since this at about 160 ° C to 180 ° C already explosive reacts with air and can be ignited at any time by electric sparks and other energy sources.

Da auch der in der GB 1 085 420 beschriebene rote Phosphor feuergefährlich ist, wird als Ersatz Phosphornitrid P₃N₅ als Getter eingesetzt. P₃N₅ wird als Suspension in Ethanol oder Ethylenglykol gelagert, um eine Oxidation zu verhindern. Er muss schnell verarbeitet werden und stellt einen typischen Kurzzeitgetter dar, der bei einer ersten Aktivierung seine Wirkung entfaltet, jedoch langfristig freiwerdende Verunreinigungen nicht mehr binden kann.Since also in the GB 1 085 420 described red phosphorus is flammable, is used as a replacement phosphorous nitride P ₃ N ₅ as a getter. P ₃ N ₅ is stored as a suspension in ethanol or ethylene glycol to prevent oxidation. It needs to be processed quickly and is a typical short-term getter that acts on an initial activation but can no longer bind long-term released impurities.

Phosphor bildet also chemisch stabile Verbindungen auch mit Stickstoff, bevorzugt jedoch mit Sauerstoff und Kohlenstoff. Daher eignet sich Phosphor nicht als Getter für Stickstoff, wenn Kohlenstoff oder Sauerstoff vorliegen. Phosphor bildet zudem stabile Verbindungen mit Wasserstoff und Sauerstoff, so dass Phosphor als Getter den Wasserkreislauf sowohl durch Gettern von Sauerstoff, als auch durch Gettern von Wasserstoff unterbinden kann. Phosphor bindet jedoch nur die bei der ersten Aktivierung freiwerdenden Stoffe, nicht jedoch Verunreinigungen, die erst nach einigen Stunden Betrieb freigesetzt werden.phosphorus thus forms chemically stable compounds with nitrogen, preferably but with oxygen and carbon. Therefore, phosphorus is suitable not as a getter for nitrogen, if carbon or Oxygen are present. Phosphorus also forms stable compounds with hydrogen and oxygen, so that phosphorus as the getter Water cycle both by gettering of oxygen, as well as gettering can prevent hydrogen. Phosphorus binds only the substances liberated during the first activation but not impurities only be released after a few hours of operation.

In der EP 0 700 629 wird zusätzlich beschrieben, Tantalbleche zur Fixierung von Splinten einzusetzen. Tantal ist nicht nur verhältnismäßig resistent gegen eine Carburierung, sondern auch als Getter für Sauerstoff einsetzbar. Da Tantal jedoch oberhalb von 1200°C auch Carbide bildet, wird es spröde und zerfällt je nach Betriebstemperatur nach einigen 100 Stunden. Das starke Überangebot von Carbon, insbesondere, wenn Tantal in direktem Kontakt mit dem Filament montiert ist, um über die höhere Temperatur eine besonders gute Getterwirkung zu erzielen, führt zudem dazu, dass das Tantal im Wesentlichen nicht Sauerstoff gettert, sondern Carbide bildet.In the EP 0 700 629 is also described to use tantalum plates for fixing cotter pins. Tantalum is not only relatively resistant to carburization but can also be used as a getter for oxygen. However, since tantalum also forms carbides above 1200 ° C, it becomes brittle and decomposes after a few hundred hours, depending on the operating temperature. The strong oversupply of carbon, especially when tantalum is mounted in direct contact with the filament to achieve a particularly good gettering effect due to the higher temperature, also means that the tantalum does not essentially gas oxygen, but forms carbides.

Die EP 0 700 629 beschreibt ferner wie die Filamente aus Carbonfaser verstärktem Kunststoff hergestellt werden, wobei die Fasern als Gewebe oder unidirektional vorliegen und mit einem Resin umhüllt sind. Fasern auf PAN Basis enthalten bedeutende Anteile von gebundenem Stickstoff. Andere Fasern weisen andere herstellungsbedingte Verunreinigungen wie Schwefel auf. In dem Kunststoff finden sich neben Sauerstoff und Wasserstoff je nach Monomer noch Stickstoff und andere Beimengungen, sowie Verunreinigungen von Schwefel etc. die als Hilfsstoffe für den Herstellprozess des Kunststoffes eingesetzt wurden.The EP 0 700 629 further describes how the filaments are made of carbon fiber reinforced plastic wherein the fibers are woven or unidirectional and coated with a resin. PAN based fibers contain significant levels of bound nitrogen. Other fibers have other manufacturing contaminants such as sulfur. In addition to oxygen and hydrogen, depending on the monomer, nitrogen and other admixtures, as well as impurities of sulfur, etc., which were used as auxiliaries for the production process of the plastic, are also found in the plastic.

Es ist bekannt wie Fasern und Resin mittels entsprechender Wärmeprozesse zu einem mehr oder weniger reinen Kohlenstoff weiterverarbeitet werden können. Das so gewonnene Kohlenstoffprodukt weist einen Restgehalt an Fremdatomen auf, der entscheidend von der Temperatur und der Dauer der Wärmeprozesse abhängt. Dabei ist die Herstellung von Filamenten aus Kohlenstoff ohne einen schädlichen Restgehalt an Beimengungen technisch möglich und wird mittels Prozessen, die oberhalb von 2000°C und über viele Stunden hin ablaufen, sowie durch die Zugabe von Halogenen, die eine zusätzliche Reinigung bewirken, erreicht. Solche Prozesse und die dafür benötigten Anlagen sind jedoch einerseits extrem aufwendig und teuer, andererseits sehr unflexibel, da in einem Ofen zugleich große Mengen verarbeitet werden müssen, um verhältnismäßig günstige Produktionskosten zu halten.It is known as fibers and resin by means of appropriate heat processes be further processed to a more or less pure carbon can. The carbon product thus obtained has a Residual content of foreign atoms, which depends on the temperature and the duration of the heating processes depends. there is the production of filaments of carbon without a harmful Residual content of admixtures technically possible and is by means of Processes that are above 2000 ° C and over many Hours run out, as well as by the addition of halogens, the cause additional cleaning achieved. Such processes and However, the required facilities are on the one hand extremely complex and expensive, on the other hand very inflexible, as in at the same time large quantities have to be processed in an oven, relatively cheap Keep production costs.

Ökonomische Prozesse zur Umwandlung und Reinigung des Ausgangsstoffes bei niedrigeren Temperaturen, kürzeren Zeiten und ohne Einsatz aggressiver Chemikalien können keine vollständige Entfernung aller anderen Elemente aus dem Kohlenstoffprodukt erreichen. Insbesondere fest eingebundene Elemente verbleiben dann in z. T. erheblichen Restmengen im Filament. Der Verzicht auf die vollständige Entfernung aller potentiell schädlichen Substanzen aus dem Carbon-Filament während der Herstellung bedeutet, dass die noch enthaltenen Beimengungen über lange Zeit hinweg ausgasen können. Diese später freigesetzten Verunreinigungen schädigen dann entweder das Filament selbst oder transportieren über weitere chemische Reaktionen, die dann zwischen der Gasphase und dem Filament ablaufen, Carbon vom Filament auf das Rohr (Kreisprozesse) und schädigen so indirekt den Strahler. Es hat sich gezeigt, dass eine besonders schädliche Wirkung insbesondere Sauerstoff und Stickstoff sowie Schwefel zeigen.economic Processes for the conversion and purification of the starting material at lower temperatures, shorter times and without the use of aggressive chemicals can not complete removal of all others Achieve elements from the carbon product. Especially firm embedded elements then remain in z. T. significant residual amounts in the filament. The abandonment of the complete removal all potentially harmful substances from the carbon filament during production means that the still contained Be able to outgas admixtures over a long period of time. Damage these later released impurities then either the filament itself or transport over further chemical reactions, which then take place between the gas phase and draining the filament, carbon from the filament to the tube (circular processes) and thus indirectly damage the radiator. It has shown, that a particularly harmful effect, especially oxygen and nitrogen as well as sulfur.

Aufgabe der Erfindung ist es, schädliche Gase und durch sie verursachte Prozesse in Strahlern, welche bei Filament-Temperaturen oberhalb von 1000°C, insbesondere oberhalb von 1250°C betrieben werden, zu vermeiden und somit die Lebensdauer dieser Strahler wesentlich zu erhöhen.task The invention is harmful gases and caused by them Processes in radiators, which at filament temperatures above 1000 ° C, in particular operated above 1250 ° C. be avoided, and thus the life of these radiators essential to increase.

Diese Aufgabe wird bereits mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.These Task is already using the characteristics of the independent Claim solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Der erfindungsgemäße Carbonstrahler mit einem Strahler-Hüllrohr, einem sich in dem Strahler-Hüllrohr befindlichen Filament und zumindest einem Kontaktbereich für einen elektrischen Anschlussleiter, welcher zu einem außen liegenden Anschlusskontakt geführt ist, sieht vor, dass zumindest ein Getter innerhalb des Strahlerrohrs angeordnet ist.advantageous Further developments are the respective subclaims remove. The carbon emitter according to the invention with a radiator sheath, one in the radiator sheath located filament and at least one contact area for an electrical connection conductor, which leads to an outside lying terminal contact is performed, provides that at least one getter is disposed within the radiator tube.

Unter Getter wird hier ein chemisch reaktives Material verstanden, das dazu dient, ein Vakuum oder eine Gasfüllung, die aus einem Edelgas, wie Argon, Krypton oder Xenon besteht, möglichst lange rein zu erhalten oder aber Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder andere Verunreinigungen, die aus dem Carbonband im Betrieb ausgasen, und Verbindungen der zuvor genannten Elemente sowie ihre Verbindungen mit Kohlenstoff ganz oder teilweise aufzunehmen. An der Oberfläche eines Getters gehen Gasmoleküle mit den Atomen des Gettermaterials eine direkte chemische Verbindung ein oder die Gasmoleküle werden durch Sorption festgehalten – sie lösen sich im Gettermaterial indem sie in Freiräume, die die Gitterstruktur der Getter bietet, diffundieren. Auf diese Weise werden Gasmoleküle eingefangen, was hier auch als Lettern bezeichnet wird.Getter is here understood to mean a chemically reactive material which serves to provide a vacuum or gas filling consisting of a noble gas, such as Ar gon, krypton or xenon is to be kept pure for as long as possible or hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur or other impurities that outgas from the carbon ribbon in operation, and to absorb all or part of the compounds of the aforementioned elements and their compounds with carbon. At the surface of a getter, gas molecules enter into a direct chemical bond with the atoms of the getter material or the gas molecules are held in place by sorption - they dissolve in the getter material by diffusing into free spaces that provide the grid structure of the getters. In this way, gas molecules are captured, which is also referred to here as letters.

Ein derartiger Getter ermöglicht überraschenderweise, dass die über die Lebensdauer des Strahlers langfristig freiwerdenden schädlichen Restmengen an Gasen schnell innerhalb des Strahlers gebunden werden und so aus der Gasphase ferngehalten werden können. Dies führt dazu, dass die Lebensdauer des Strahlers deutlich erhöht wird.One such getter surprisingly allows that over the life of the spotlight long term released harmful residual amounts of gases quickly within of the radiator are bound and thus kept out of the gas phase can be. This causes the life of the radiator is increased significantly.

Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn der Carbonstrahler mit einem Getter aus vorwiegend Zirkonium oder einer Legierung mit dem Hauptbestandteil Zirkonium besteht. Derartige Getter binden vorrangig Sauerstoff, sowie Stickstoff und auch Schwefel. Es ist hierbei, wie bei allen Carbon-Strahlern nicht notwendig, dass auch der Wasserstoff gegettert wird. Es hat sich gezeigt, dass es sogar vorteilhaft ist, wenn der Wasserstoff in der Gasphase verbleibt, also vom Getter nur in unwesentlichen Mengen absorbiert wird oder im Betrieb aufgrund der hohen Temperatur des Getters im Wesentlichen wieder frei gesetzt wird. Dies führt ebenfalls dazu, dass die Lebensdauer des Strahlers erhöht wird.It It has been shown that it is particularly advantageous when the carbon emitter with a getter predominantly zirconium or an alloy with the Main component zirconium exists. Such getters bind primarily Oxygen, as well as nitrogen and sulfur. It is here, as with all carbon emitters not necessary that also the hydrogen is getting petted. It has been shown that it is even beneficial if the hydrogen remains in the gas phase, ie the getter is absorbed only in insignificant quantities or in operation due Essentially, the high temperature of the getter is released again becomes. This also leads to the life of the Spotlight is increased.

Auch ist es möglich, einen Getter zu verwenden, dessen Hauptbestandteil Vanadium oder Hafnium ist. Es hat sich gezeigt, dass Getter, die Beimengungen con Vanadium oder Hafnium enthalten, ebenfalls hervorragende Eigenschaften bezüglich des Getterns aufweisen.Also is it possible to use a getter, its main ingredient Vanadium or hafnium is. It has been shown that Getter, the Admixtures containing vanadium or hafnium, also excellent Have gettering properties.

Vorteilhaft ist es, wenn das Filament zusätzlich zur Carbonisierung thermisch behandelt ist. Die thermische Behandlung bewirkt, dass das Filament eine langfristige elektrische und mechanische Stabilität aufweist und somit besonders geeignet ist für den Einsatz in einem Carbonstrahler.Advantageous it is when the filament in addition to the carbonization is thermally treated. The thermal treatment causes The filament has long-term electrical and mechanical stability and thus is particularly suitable for use in a carbon emitter.

Üblicherweise werden Getter auf einem Stahlblech montiert ausgeliefert und derart angeordnet, dass sie in der Nähe des Filaments angebracht sind. Da Stahlbleche zum Carburieren neigen, werden diese Getter mit Halterungen bevorzugt mittels eines gegenüber der Carburierung resistenteren Material, wie z. B. Refraktärmetallen, also Molybdän oder Tantal, oder auch mittels keramischer Komponenten umhüllt und so langfristig fixiert.Usually Getters are delivered mounted on a sheet steel and so on arranged so that they are attached near the filament. Since steel sheets tend to carburize, these getters with brackets preferably by means of a more resistant to carburization Material, such. As refractory metals, ie molybdenum or Tantalum, or wrapped by ceramic components and so fixed in the long term.

Da bei höheren Temperaturen des Getters Stahl zur Bindung von Kohlenstoff und nachfolgend zur Versprödung neigt, also zur Carburierung, ist es vorteilhaft, den Getter mechanisch mittels Blechen oder Vorrichtungen aus hochschmelzenden Metallen mit erst bei hohen Temperaturen einsetzender Carburierung zu fixieren. Hierbei haben sich Molybdän oder Tantal als geeignet erwiesen. Andere hochschmelzende Metalle eigen sich prinzipiell, sind jedoch, wie Wolfram schlecht umzuformen, oder wie Platin zu teuer, Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme der beigefügten Figuren näher erläutert.There at higher temperatures of the getter steel for binding of carbon and subsequently to embrittlement, So for carburization, it is advantageous to the getter mechanically by means of sheets or devices of refractory metals to fix only at high temperatures incipient carburization. Here, molybdenum or tantalum have proven to be suitable. Other refractory metals are in principle, but are, how to transform tungsten badly, or how platinum too expensive, The invention will be described below with reference to some preferred embodiments and explained in more detail with reference to the accompanying figures.

Dabei zeigt in schematischer Darstellung:there shows in a schematic representation:

1: einen Carbonstrahler 1 : a carbon emitter

2: eine Ansicht des Filaments mit dem angeordneten Getter. 2 : a view of the filament with the arranged getter.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Rundrohrstrahlers mit einem Filament aus einem Carbonband 1. Das Carbonband 1 ist mit Molybdänklammern 2 elektrisch kontaktiert und mit einer Feder 3 im Strahlerrohr 4 gespannt. Die anschließende Stromführung ist im Bereich der Quet schung 5 durch eine flächige Molybdänfolie 6 realisiert. Auf den Quetschungen 5 sind Sockel 7 sowie Litzen 8 für den elektrischen Anschluss montiert. 1 shows a side view of a round tube emitter with a filament of a carbon ribbon 1 , The carbon band 1 is with molybdenum clips 2 electrically contacted and with a spring 3 in the spotlight tube 4 curious; excited. The subsequent current conduction is in the area of quenching 5 through a flat molybdenum foil 6 realized. On the bruises 5 are pedestals 7 as well as strands 8th mounted for electrical connection.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Getter 11, der auf einem vernickelten Stahlblech 12 angeordnet ist. Der Getter 11 wird von unten in die entsprechende Aussparung im Molybdänblech 13 gelegt. Das Trägerblech 12 des Getters wird so gebogen, dass beides am Molybdänblech 13 fixiert ist. Zusätzlich werden Trägerblech 12 und Molybdänblech 13 verschweißt. Das Molybdänblech 13 wird mit der weiterführenden Stromführung auf der Molybdänklammer 14, die das Carbonband 15 elektrisch kontaktiert, gehalten. 2 shows in a perspective view a getter 11 standing on a nickel-plated sheet steel 12 is arranged. The getter 11 is from below into the corresponding recess in Molybdänblech 13 placed. The carrier sheet 12 the getter is bent so that both on Molybdänblech 13 is fixed. In addition, carrier sheet 12 and molybdenum sheet 13 welded. The molybdenum sheet 13 becomes with the continuing power supply on the molybdenum bracket 14 that the carbon band 15 electrically contacted, held.

Ausführungsbeispiele:EXAMPLES

Ausführungsbeispiel 1:Embodiment 1

In einem Carbon-Strahler, wie er beispielsweise in der EP 0 700 629 beschrieben ist, wird ein Getter bestehend aus einer Zirkonium-Aluminium-Legierung und auf einem vernickelten Stahlblech montiert, eingebracht. Bevorzugt ist der Getters mittels Punktschweißen nahe dem Ende des Filaments an einem Molybdänband befestigt. Direkt nach der Montage wird der Strahler verschlossen, evakuiert und der Getter mittels eines Hochfrequenzgenerators aktiviert. Bei Betrieb des Strahlers in einem Temperaturbereich, bei dem normalerweise Schwärzungen auftreten (1350°C Filamenttemperatur), hat sich gezeigt, dass in den ersten 1000 Betriebsstunden keine Schwärzungen im Strahlerrohr entstehen. Die Hülle des Getters aus vernickeltem Stahlblech jedoch verfärbt sich und die Punktschweißungen lösen sich nach wenigen Stunden, so dass der Getter lose im Strahlerrohr liegt, jedoch seine Funktion des Getterns erfüllt. Es hat sich gezeigt, dass sich auch nach über 2000 Stunden Betrieb kein die Funktion beeinträchtigender Belag im Strahlerrohr bildet.In a carbon emitter, as in the example EP 0 700 629 is described, a getter consisting of a zirconium-aluminum alloy and mounted on a nickel-plated steel sheet, introduced. Preferably, the getter is attached to a molybdenum ribbon by spot welding near the end of the filament. Immediately after assembly, the spotlight is closed, evacuated and the getter by means of a high-frequency generator activated. When operating the spotlight in a temperature range in which normally blackening occurs (1350 ° C filament temperature), it has been shown that in the first 1000 operating hours no blackening in the radiator pipe. The shell of the getter made of nickel-plated sheet steel, however, discolors and the spot welds dissolve after a few hours, so that the getter loosely lies in the radiator tube, but fulfills its function of gettering. It has been shown that even after more than 2000 hours of operation, there is no function of the covering in the radiator tube.

Ausführungsbeispiel 2:Embodiment 2:

In einem Carbon-Strahler wie er beispielsweise in der EP 0 700 629 beschrieben ist, wird ein Getter bestehend aus einer Zirkonium-Aluminium-Legierung und montiert auf einem vernickelten Stahlblech eingebracht. Dieser Getter wird zusammen mit seinem Halter aus vernickeltem Stahlblech in einen Molybdänbügel mit einer Aussparung für den Getter gelegt und anschließend wird dieser Molybdänbügel mittels Punktschweißen mit einer Molybdänklammer zum Hal ten des Filaments befestigt. Direkt danach wird der Strahler verschlossen, evakuiert und der Getter mittels eines Hochfrequenzgenerators aktiviert. Es erfolgt dann eine Vergoldung des Strahlerrohrs auf der gesamten Länge über einen Winkel von 180°. Der Strahler wird nun bei einer Temperatur betrieben, bei der sonst Schwärzungen auftreten (ca. 1350°C). In den ersten 1000 Stunden Betrieb ist keine Schwärzung im Strahlerrohr sichtbar. Die Hülle des Getters aus vernickeltem Stahlblech verfärbt sich allerdings, er bleibt jedoch in seiner Position und erfüllt weiter seine Funktion, so dass auch nach 2000 Stunden Betrieb das Strahlerrohr nahezu ohne Belag ist und der Strahler optimal genutzt werden kann.In a carbon emitter like the one he used, for example EP 0 700 629 is described, a getter consisting of a zirconium-aluminum alloy and mounted on a nickel-plated steel sheet is introduced. This getter is placed together with its holder made of nickel-plated steel sheet in a molybdenum bar with a recess for the getter and then this molybdenum bar is fixed by spot welding with a molybdenum clamp to Hal th of the filament. Immediately afterwards, the spotlight is closed, evacuated and the getter activated by means of a high-frequency generator. It then takes a gilding of the radiator tube over the entire length over an angle of 180 °. The spotlight is now operated at a temperature at which otherwise blackening occurs (about 1350 ° C). In the first 1000 hours of operation no blackening in the radiator tube is visible. The case of the getter made of nickel-plated sheet steel discolored, however, it remains in its position and continues to fulfill its function, so that even after 2000 hours of operation, the radiator tube is almost no coating and the radiator can be used optimally.

Ausführungsbeispiel 3:Embodiment 3

In einem Carbon-Strahler wie er beispielsweise in der EP 0 700 629 oder der EP 1 283 659 beschrieben ist, werden insgesamt vier Getter bestehend aus einer Zirkonium-Aluminium-Legierung und montiert auf einem vernickelten Stahlblech, eingebracht. Diese werden mittels Punktschweißung nahe den Enden der beiden Filamente an einem Molybdänband befestigt. Anschließend wird der Strahler verschlossen und dabei mit Argon mit einem Druck von ca. 800 mbar gefüllt und anschließend der Getters mittels eines Hochfrequenzgenerators aktiviert. Danach erfolgt eine Vergoldung des Strahlerrohrs auf der gesamten Länge über einen Winkel von 180°. Bei Betrieb des Strahlers bei einer Temperatur von 1350°C, wo normalerweise Schwärzungen auftreten, zeigen sich keine Verfärbungen im Strahlerrohr. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Hülle des Getters sich verfärbt und die Punktschweißungen sich lösen, so dass der Getter lose im Strahlerrohr liegt. Er erfüllt jedoch seine Funktion weiter, so dass auch nach über 2000 Stunden Betrieb das Strahlerrohr nahezu ohne Belag ist.In a carbon emitter like the one he used, for example EP 0 700 629 or the EP 1 283 659 is described, a total of four getters consisting of a zirconium-aluminum alloy and mounted on a nickel-plated steel sheet, introduced. These are attached to a molybdenum tape by spot welding near the ends of the two filaments. Subsequently, the radiator is closed and thereby filled with argon at a pressure of about 800 mbar and then activated the getters by means of a high-frequency generator. This is followed by gilding of the emitter tube over the entire length over an angle of 180 °. Operation of the radiator at a temperature of 1350 ° C, where blackening normally occurs, does not result in discoloration in the radiator tube. However, it can be seen that the shell of the getter discolored and the spot welds come off, so that the getter loosely in the radiator tube. However, it fulfills its function further, so that even after more than 2000 hours of operation, the emitter tube is almost without coating.

Ausführungsbeispiel 4:Embodiment 4

In einem Strahler mit einer Glühwendel und einem in Reihe geschalteten Carbonfilament in jedem Stahlerrohr eines Zwillingsrohrstrahlers wie er in der DE 101 37 928 beschrieben ist, wird jeweils ein Getter am Übergang zwischen der Glühwendel und dem Carbonband montiert. Es werden insgesamt zwei Getter aus einer Zirkonium-Aluminium-Legierung verwendet. Wie 2 zu entnehmen, werden die auf einem vernickelten Stahlblech 12 montierten Getter 11 mit einem Molybdänblech 13 am elektrischen Kontakt 14 des Carbonbands 15 fixiert. Anschließend wird der Strahler verschlossen und dabei mit Argon mit einem Druck von ca. 1000 mbar gefüllt. Die Getter werden mit einem Hochfrequenzgenerator aktiviert. Danach erfolgt eine Vergoldung des Strahlerrohrs. Beim Betrieb des Strahlers mit einer Temperatur der Glühwendel von ca. 2200°C und einer Temperatur des Carbonbands von ca. 1250°C werden aus dem Carbonband ausgasende Stoffe von den Gettern aufgenommen. Das vernickelte Stahlblech verformt sich und reißt, so dass die Getter bereits nach 400 Betriebsstunden des Strahlers kaum noch an ihrer ursprünglichen Position fixiert sind. Die Funktion der Getter wird dadurch aber nicht eingeschränkt. Auffallend ist, dass die ausgasenden Stoffe nicht nur von den Gettern aus der Zirkonium-Aluminium-Legierung sondern auch von anderen Bauteilen des Strahlers aufgenommen werden. Bestehen diese aus getternden Metallen, die eigentlich mechanische Funktionen ausfüllen, wie z. B. Stützscheiben aus Tantal, so können diese verspröden und langfristig ihre Funktion nicht mehr erfüllen. So ist eine geeignete Menge an Gettern zur Aufnahme sämtlicher Gase vorzusehen und die Glühwendel und das Carbonband sind räumlich so zu trennen, dass eine Diffusion der ausgasenden Stoffe am Getter vorbei hin zur Glühwendel weitestgehend unterbunden wird.In a spotlight with a filament and a series carbon filament in each steel tube of a twin tube radiator as in the DE 101 37 928 is described, a getter at the transition between the filament and the carbon ribbon is mounted in each case. A total of two getters of a zirconium-aluminum alloy are used. As 2 can be seen on a nickel-plated steel sheet 12 mounted getter 11 with a molybdenum sheet 13 at the electrical contact 14 of carbon ribbon 15 fixed. Subsequently, the radiator is closed and thereby filled with argon at a pressure of about 1000 mbar. The getters are activated with a high frequency generator. This is followed by gilding of the emitter tube. When operating the radiator with a temperature of the filament of about 2200 ° C and a temperature of the carbon ribbon of about 1250 ° C from the carbon ribbon outgassing substances are absorbed by the getter. The nickel-plated steel sheet deforms and tears, so that the getters are hardly fixed to their original position after 400 operating hours of the spotlight. The function of the getter is not restricted by this. It is striking that the outgassing substances are absorbed not only by the getter from the zirconium-aluminum alloy but also by other components of the radiator. Consist of these metals, which actually perform mechanical functions, such as. B. support discs made of tantalum, so they can become brittle and long-term function no longer meet. Thus, a suitable amount of getter for receiving all gases should be provided and the filament and the carbon band are spatially separated so that diffusion of the outgassing substances on the getter over to the filament is largely prevented.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6654549 [0003]
- EP 1298961 [0003]
US 6949727 [0003]
- EP 0700629 [0004, 0010, 0011, 0029, 0030, 0031]
US 254780 [0006]
- GB 1085420 [0007, 0007, 0008]
- EP 1283659 [0031]
- DE 10137928 [0032]

Claims

Carbon emitter with a radiator cladding tube, located in the radiator cladding filament and at least one contact area for an electrical connection conductor, which is guided to an external terminal contact, characterized in that at least one getter is disposed within the radiator tube.

Carbon radiator according to claim 1, characterized that the getter zirconium or an alloy with the main one Part zirconium has.

Carbon radiator according to claim 1, characterized the getter has vanadium or hafnium.

Carbon radiator according to claim 2 or 3, characterized that the getter in its main component of Zr, Hf or V and Additions of Al, Fe, Co, Ni with mass fractions of 10% to 30% having.

Carbon radiator according to claim 4, characterized that further metals with mass fractions up to 5% in particular from the group of lanthanides are added.

Carbon radiator according to claim 1, characterized that the getter is niobium or an alloy with the main one Component niobium has.

Carbon emitter according to Claims 1 and 3, characterized that the getter a niobium zirconium alloy with the proportions 99% Nb and 1% Zr.

Carbon emitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the filament at least once thermally treated.

Carbon emitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the getter on a steel sheet is arranged.

Carbon emitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the getter means Sheets or devices of molybdenum, tantalum or a other refractory metal is fixed.

Carbon emitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the getter in the Near the filament is arranged.

Carbon emitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the getter formed is to bind oxygen as well as nitrogen or sulfur.

Carbon emitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the getter over a high-frequency generator can be activated.