DE1065091B - Roehrenfoermige Blitzlichtentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine röhrenförmige Blitzlichtentladungslampe mit einer Kathode und einer Anode in einem Gasraum, in der bei einer Entladung zwischen der Anode und der Kathode zumindest aus der Kathode Materieteilchen losgerissen und durch den Druck der Entladung in Richtung von der Anode fortgetrieben werden.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet von Gasentladungsröhren ist die Erzeugung von Blitzbelichtungen für die Zwecke der Photographie oder für Stroboskopische Beobachtungen oder Aufzeichnungen. Blitzlichtröhren dieser Art haben eine Anode und eine Kathode, die innerhalb der Röhre in dem Gasraum angeordnet sind. Wenn eine elektrische Entladung in der Röhre zwischen der Anode und der Kathode erzeugt wird, entsteht ein Lichtblitz, der durch die Wände der Röhre im Gebiet zwischen Anode und Kathode nach außen tritt. Während der Blitzentladung werden jedoch Materieteilchen von der Kathode losgerissen. Im Augenblick der Entladung zwischen Anode und Kathode entsteht ein momentaner hoher Druck zwischen Anode und Kathode infolge der plötzlichen Energiefreigabe in dem Gas und der damit verbundenen Erwärmung. Dieser hohe Druck stößt das normalerweise im Raum zwischen Anode und Kathode befindliche Gas mit großer Gewalt in Richtung auf die Enden der Röhre hinter die Anode und die Kathode.

Man hat nun festgestellt, daß dieses auseinandergedrückte Gas in das kathodenseitige Ende der Röhre zahlreiche Materieteilchen mitnimmt, die von der Kathode losgerissen worden sind. Nach Beendigung der Blitzentladung kehrt das in das kathodenseitige Ende der Röhre gedrückte Gas wieder in den Raum zwischen Anode und Kathode zurück, wobei es wieder zahlreiche, aus der Kathode losgerissene Materieteilchen zurückführt. Diese Materieteilchen schlagen sich auf den Wänden der Röhre zwischen Anode und Kathode nieder, trüben die Wände und vermindern damit den Lichtstrom, der durch die Wände der Röhre nach außen treten kann. Durch diese Schwärzung der Röhrenwände und nicht durch eine Verschlechterung der Elektroden wird die brauchbare Lebensdauer zahlreicher Röhren dieser Art begrenzt, wie die Erfahrung gezeigt hat.

Man hat bereits bei elektrischen Entladungsvorrichtungen die Kathode mit einem Drahtkäfig umgeben. Dabei handelte es sich aber um kontinuierlich arbeitende, entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betriebene Entladungslampen. Bei diesen kontinuierlich brennenden Lampen ist ein Niederschlag auf den Kolbenwänden zwischen den beiden Elektroden nicht zu befürchten, weil eine Neuzündung der Lampe nur selten vorgenommen wird.

Röhrenförmige Blitzlichtentladungslampe

Anmelder:

Kenneth J. Germeshausen, Newton Centre, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner, Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68, und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 23, Patentanwälte

Kenneth J. Germeshausen, Newton Centre, Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Daher hat der bei diesen Lampen vorgesehene Käfig auch lediglich den Zweck, eine Schwärzung der Kolbenwände an den Enden des Kolbens zu verhüten. Diese bekannte Anordnung ist nicht geeignet, bei Blitzlichtlampen die bei der Zündung durch die entstehende Druckwelle in den Raum hinter der Kathode getriebene Materieteilchen abzufangen und sie an ihrer Rückkehr in den Raum zwischen Kathode und Anode zu hindern. In ähnlicher Weise hat man auch schon statt eines Käfigs einen Schirm angebracht, der die Form eines Drahtnetzgitters hatte. Diese Anordnungen waren ebensowenig geeignet, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, wie das Umgeben der Kathode mit einem Zylinder, der die Kathode überragt, wie dies ebenfalls schon vorgeschlagen wurde, oder wie die Anwendung einer die Elektrode mit Abstand umschließenden Glocke sowie ähnlicher Abschirmvorrichtungen, bei denen in den Raum zwischen Anode und Kathode hineinragende Bauteile vorhanden waren, die die Erzeugung von Lichtblitzen unmöglich machen oder verhindern.

Bei einer weiteren bekannten Bauform, bei der das Gas bei der Zündung von die Kathode umgebenden Schalen in das Innere getrieben wird, kann das Gas

909 627/199

bei seiner Rückkehr in den mittleren Teil der Röhre von der Kathode abgerissene Teilchen mitführen. Das in den Endteil der Röhre hinter der Kathode gedrückte Gas konnte infolgedessen frei und ungehindert in den mittleren Abschnitt der Röhre zurückströmen, ohne daß die mitgeführten Materieteilchen zurückgehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die röhrenförmige Blitzlichtentladungslampe so zu verbessern, daß die eingangs geschilderten Schwierigkeiten nicht mehr auftreten und daß sich eine längere Lebendsdauer der Röhre ergibt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Blitzlichtentladungslampen hinter der Kathode oder der Anode oder hinter beiden Elektroden eine Fangvorrichtung für von den Elektroden losgerissenen Materieteilchen anzuordnen, welche die Form eines leitfähigen Schirmes oder Käfigs hat und von der zugehörigen Elektrode isoliert oder auch mit dieser elektrisch leitend verbunden sein kann. Demgegenüber ist die röhrenförmige Blitzlichtentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der hinter der Kathode gelegene Lampeninnenraum mit Hilfe eines Siebnetzes praktisch vom übrigen Entladungsraum abgetrennt ist, wobei das freie Ende des Siebnetzes bis an die Wände des Entladungsgefäßes heranreicht oder bei Verwendung großer Elektroden, die den Querschnitt der Lampe bis auf einen engen Spalt ausfüllen, das Siebnetz das von der Entladungsstrecke, abgewendete offene Ende der Kathode verschließt und dieses Siebnetz so beschaffen ist, daß es die durch den bei jeder Zündung entstehenden Druck aus dem Raum zwischen Kathode und Anode fortgeschleuderte Gasmenge in den Raum hinter der Kathode frei durchtreten und nach dem Aufhören der Entladung wieder in den Raum zwischen Kathode und Anode zurückkehren läßt, bei dem Durchtritt des Gases jedoch die in ihm enthaltenen, von der Kathode losgerissenen Materieteilchen nach Art eines mechanischen Filters festhält.

Weitere Einzelheiten und Ausführungsmöglichkeiten der Lampe nach der Erfindung gehen aus den Zeichnungen hervor, die nachstehend erläutert werden sollen. In den Zeichnungen sind Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäß ausgebildeten Blitzlichtentladungslampe dargestellt.

Das gasgefüllte Entladungsgefäß besteht aus einem Kolben oder einer Röhre 3, die aus Glas, Quarz oder einem anderen geeigneten Material besteht und mehrere Elektroden besitzt, die innerhalb der Gasfüllung angeordnet sind. Eine Anode 4 ist innerhalb der Röhre 3 durch einen Leiter 2 gehalten, der durch die Röhre 3 an einer Schmelzstelle 10 nach außen tritt. Eine Kathode 7 ist in ähnlicher Weise von einem Leiter 1 gehalten und hat einen gewissen Abstand von der Anode 4 innerhalb des Gasraumes der Röhre 3.

Damit die Röhre 3 für Belichtungszwecke brauchbar ist, muß mindestens der Abschnitt der Röhrenwände zwischen der Anode 4 und der Kathode 7 durchsichtig sein. Eine Spannungsquelle, die beispielsweise ein mit Gleichstrom aufgeladener Kondensator sein kann und schematisch durch die Anschlüsse + und — angedeutet ist, liegt zwischen der Anode 4 und der Kathode 7. Diese Spannungsquelle dient als Energiequelle für die Gasentladung in der Röhre 3 zwischen der Anode 4 und der Kathode 7.

Die Entladung kann in beliebiger bekannter Weise, beispielsweise mit Hilfe einer äußeren Zündelektrode

13, eingeleitet werden. Es können auch andere bekannte Zündeinrichtungen, die ohne oder mit äußeren oder inneren Zündelektroden arbeiten, benutzt werden. Anode und Kathode können ebenfalls beliebiger Art sein. Für die Zwecke der Blitzbelichtung verwendet man allerdings zweckmäßigerweise eine gesinterte Kaltkathode, wie sie etwa in der USA.-Patentschrift 2 492142 beschrieben ist. In dieser USA.-Patentschrift ist auch eine zweckmäßige Schaltung für die Blitzentladung offenbart.

Eine Kaltkathode dieser bekannten Art kann aus Wolfram, Molybdän oder Tantal bestehen, das zusammen mit einer sauerstoffhaltigen Verbindung von z. B. Barium, Strontium oder Kalzium gleichmäßig gesintert und zu einer einheitlichen Masse vereinigt ist. Auf dieser Kathode wird ein verhältnismäßig kleiner Kaltkathodenfleck gebildet, der eine Elektronenemession der Kaltkathode bei Temperaturen liefert, die wesentlich tiefer als die Temperaturen liegen, bei denen eine nennenswerte Glühemission der Kaltkathode eintreten kann.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein aus einem Netz bestehender Filterschirm 5 mittels beliebiger Befestigungsmittel 12, beispielsweise mittels eines isolierenden keramischen Zementes, an einem Isolator 9 befestigt, der an der Grundfläche der Kathode 7 angeordnet ist. Der Isolator 9 wird von einem an dem Leiter 1 befestigten Teil 11 gehalten. Das Siebnetz 5 erstreckt sich von dem Isolator 9 aus um die Seiten der Kathode 7 herum nach oben und umgibt die Kathode 7. Oberhalb des oberen Endes der Kathode 7 dehnt sich das Siebnetz 5 auswärts bis zu den Wänden der Röhre 3 aus und berührt die Wände bei 6. Zweckmäßigerweise besteht das schalenförmige Siebnetz 5 aus einem Drahtnetz mit etwa fünfzehn bis fünfundzwanzig Drähten je Zentimeter. Wenn man größere Maschen weiten verwenden will, kann es zweckmäßig sein, mehrere Netzlagen gegeneinander verschoben aufeinanderzulegen.

Die von der Kathode 7 während der Entladung in der Röhre 3 zwischen der Anode 4 und der Kathode 7 losgerissenen Materieteilchen werden durch den obenerwähnten kurzzeitigen hohen Druck während der Entladung heftig aus dem Raum zwischen Anode und Kathode durch das Siebnetz 5 hindurch in das untere Ende der Röhre 3 hinter der Kathode 7 getrieben. Ein erheblicher Anteil der so durch das Siebnetz 5 gestoßenen Materieteilchen werden von dem Schirm 5 eingefangen. Wenn nach der Beendigung der Entladung das Gas wieder in den Raum zwischen Anode und Kathode zurückkehrt, wird ein weiterer Anteil der Materieteilchen von dem Siebnetz 5 eingefangen und auf ihm niedergeschlagen. Das in den Raum zwischen Anode 4 und Kathode 7 zurückkehrende Gas enthält daher nicht mehr sehr viele Materieteilchen, so daß die Wände der Röhre zwischen der Anode 4 und der Kathode 7 nur sehr langsam von Materieteilchen beschlagen werden. Die Wände der Röhre 3 bleiben daher auch bei langer Benutzungsdauer verhältnismäßig sauber.

Da während der Entladung erhebliche mechanische Kräfte auftreten, müssen das Siebnetz 5 und seine Halterung mechanisch fest und starr sein. Dies ist auch einer der Gründe, warum ein Drahtnetz als Fangvorrichtung verwendet ist. Da das Siebnetz 5 sich dicht bei der Kathode 7 befindet und da Teile des Siebnetzes 5 dichter an der Anode als an der Kathode liegen, besteht die Gefahr, daß ein Überschlag von der Anode 4 auf das leitfähige Siebnetz 5 stattfindet. Um einen solchen Überschlag zu verhüten, besteht die

Claims (11)

Halterung 9 für das Siebnetz 5 aus Isoliermaterial, das die Kathode 7 von dem Siebnetz 5 isoliert. In den Fällen, wo die Entladung oszillatorisch ist, kann es vorteilhaft sein, identische Kathodenaufbauten 5, 7, 9 und 50, 70, 90 (Fig. 4) an beiden Enden der Röhre 3 S vorzusehen. Jede der Elektroden 7 und 70 dient dann abwechselnd als Anode und als Kathode. Eine derartige Ausführung des Entladungsgefäßes macht es auch überflüssig, auf die Polung zu achten, wenn man die Anschlüsse 1 und 20 des Entladungsgefäßes an die Schaltung anschließt. Es können aber auch andere Arten von Siebnetzen als Fangvorrichtungen oder Netzfilter, wie z. B. ein aus Glasfibern gewobenes Netz, mit großer mechanischer Festigkeit angewendet werden. Ein derartiges isolierendes Netz könnte unmittelbar an der Kathode befestigt sein. Das Siebnetz kann auch aus unregelmäßig angeordneten Metallfasern, wie z. B. Stahlwolle, bestehen. Auch kann an Stelle eines Siebnetzes ein entsprechend perforiertes Blech verwendet werden. Das Siebnetz braucht auch nicht in der in Fig. 1 dargestellten schalenförmigen Art ausgebildet zu sein. Wenn das Entladungsgefäß beispielsweise eine hohle Kaltkathode, etwa eine rohrförmige Kathode 7 nach Fig. 2, besitzt, welche den Querschnitt der Lampe bis auf einen schmalen Spalt ausfüllt, kann das Siebnetz 5 ungefähr eben sein und das untere Ende der Kathode 7 abdecken. Die Hohlkathode 7 nach Fig. 2 wird an ihrem unteren Ende von einem gekrümmten Anschluß 14 des Leiters 1 gehalten. Der isolierende Teil 9 hat hier die Form eines die Kathode 7 umgebenden Ringes und verhindert, daß die Entladung von der äußeren Mantelfläche der Kathode 7 aus zündet. Der isolierende Ring 9 erstreckt sich in Längsrichtung zweckmäßigerweise etwas über die beiden Enden der Kathode 7 hinaus. Außerdem reicht er bis dicht an die Wände der Röhre 3, so daß nur ein kleiner Raum zwischen der Innenwand der Röhre 3 und der Außenwand der mit dem Ring 9 versehenen Kathode vorhanden ist und von der Kathode losgerissene Teilchen diesen engen Raum nicht in nennenswerter Zahl durchqueren können. Das Siebnetz 5 ist so angebracht, daß es das von der Anode 4 abgewandte offene Ende der Hohlkathode abdeckt. Bei dieser Ausführungsform kann das Siebnetz 5 bei 16 unmittelbar an dem Kathodenhalter 14 befestigt oder angeschweißt sein, da es weit genug entfernt von der Anode 4 und von dieser durch das obere Ende der Kathode 7 abgeschirmt ist, so daß die Entladung nicht zum Siebnetz 5 überspringen kann. Während die Ausführungsbeispiele der Fig. 1, 2 und 4 Gasentladungsröhren mit Kaltkathoden sind, kann die Erfindung selbstverständlich auch bei Blitzlicht-Gasentladungsröhren mit Glühkathoden angewendet werden. In Fig. 3 ist beispielsweise ein Siebnetz 5, das wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ausgebildet ist, in Verbindung mit einer Glühdrahtkathode T vorgesehen. Es können aber auch die an Hand der übrigen Ausführungsbeispiele erläuterten Ausbildungen für das Siebnetz mit einer Glühkathodenröhre nach Fig. 3 benutzt werden. Obwohl die Röhren der Fig. 2, 3 und 4 ohne eine dritte Elektrode dargestellt sind, können sie selbstverständlich auch in bekannter Weise mit zusätzlichen Elektroden, z. B. mit einer Zündelektrode 13 nach Fig. 1, ausgestattet werden. Die Erfindung ist für Blitzlichtentladungslampen brauchbar, die mit Wechselstrom, mit Gleichstrom oder mit pulsierendem Strom arbeiten. Patentansprüche:

1. Röhrenförmige Blitzlichtentladungslampe mit einer Kathode und einer Anode in einem Gasraum, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der hinter der Kathode gelegene Lampeninnenraum mit Hilfe eines Siebnetzes praktisch vom übrigen Entladungsraum abgetrennt ist, wobei das freie Ende des Siebnetzes bis an die Wände des Entladungsgefäßes heranreicht oder bei Verwendung großer Elektroden, die den Querschnitt der Lampe bis auf einen engen Spalt ausfüllen, das Siebnetz das von der Entladungsstrecke abgewendete offene Ende der Kathode verschließt und dieses Siebnetz so beschaffen ist, daß es die durch den bei jeder Zündung entstehenden Druck aus dem Raum zwischen Kathode und Anode fortgeschleuderte Gasmenge in den Raum hinter der Kathode frei durchtreten und nach dem Aufhören der Entladung wieder in den Raum zwischen Kathode und Anode zurückkehren läßt, bei dem Durchtritt des Gases jedoch die im Gas enthaltenen, von der Kathode losgerissenen Materieteilchen nach Art eines mechanischen Filters festhält.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebnetz schalenförmig ist.

3. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebnetz aus Isoliermaterial besteht.

4. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebnetz leitfähig ist.

5. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine Glühkathode ist.

6. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Kaltkathode, gekennzeichnet durch die Verwendung einer gesinterten Kaltkathode, auf deren Oberfläche ein verhältnismäßig kleiner Kaltkathodenfleck die Elektronenemission bei Temperaturen erzeugt, die wesentlich unterhalb der Temperaturen liegen, bei denen eine nennenswerte thermionische Emission der Kaltkathode eintreten würde.

7. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der auch aus der Anode während der Entladung Materieteilchen losgerissen und durch den Druck der Entladung aus dem Raum zwischen Anode und Kathode getrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Anode ein solches Siebnetz zugeordnet ist, welches den hinter der Anode gelegenen Raum vom übrigen Entladungsraum abtrennt und einen wesentlichen Anteil der aus der Anode losgerissenen Materieteilchen auffängt.

8. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebnetz isoliert an der Kathode befestigt ist, die Seiten der Kathode umgibt und sich jenseits des der Entladungsstrecke zugewendeten Kathodenendes nach außen bis zu den Wänden des Entladungsgefäßes erstreckt.

9. Lampe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Isolator an der Basis der Kathode, an dem das Siebnetz befestigt ist.

10. Lampe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebnetz ein Drahtnetz mit etwa fünfzehn bis fünfundzwanzig Drähten je Zentimeter ist.

11. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit Hohlkathode, die den Querschnitt der Lampe bis auf einen schmalen Spalt ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolierring die Kathode