DE1180071B

DE1180071B - Counter tube

Info

Publication number: DE1180071B
Application number: DEL38793A
Authority: DE
Inventors: Dr Adolf-Werner Elbel; Dr Rer Nat Gert Podz Dipl-Phys
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1961-03-17
Filing date: 1961-04-21
Publication date: 1964-10-22

Description

Zählrohr Die Güte eines Zählrohres hängt wesentlich davon ab, daß sich die Zusammensetzung des Gases in dem Entladungsraum auch während längerer Lager- oder Betriebszeiten nicht verändert. In dieser Hinsicht wirkt sich das Vorhandensein von Metallen im Innern des Zählrohres außerordentlich nachteilig aus, weil dann durch das Herausdiffundieren von Gasen aus dem Metall oder durch Adsorption oder Absorption am bzw. im Metall oder aber auch durch chemische Reaktionen der Gase mit dem Metall Veränderungen der ursprünglichen Gaszusammensetzung entstehen können, wodurch sich der Partialdruck einzelner oder sämtlicher Bestandteile der Gasfüllung ändert.Counter tube The quality of a counter tube depends essentially on the fact that the composition of the gas in the discharge space changes even during prolonged storage or operating times not changed. In this regard, the presence affects of metals inside the counter tube extremely disadvantageous, because then by the diffusion of gases out of the metal or by adsorption or Absorption on or in the metal or also through chemical reactions of the gases changes in the original gas composition can occur with the metal, whereby the partial pressure of individual or all components of the gas filling changes.

Als besonders kritisch erweist sich die Anwesenheit von Metallen im Entladungsraum bei Halogen-Zählrohren, da die Zusammensetzung ihrer Gasfüllung und besonders der Partialdruck des beispielsweise beigegebenen Bromdampfes für die toleranzmäßige Funktion des Zählrohres wesentlich sind und das Halogen im Hinblick auf die chemische Reaktion besonders aggressiv ist.The presence of metals in the Discharge space in halogen counter tubes, as the composition of their gas filling and especially the partial pressure of the bromine vapor added, for example, for the tolerance-based Function of the counter tube are essential and the halogen in terms of chemical Reaction is particularly aggressive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zählrohr zu schaffen, das im Innern des Entladungsraumes keinerlei Metall enthält, das leicht herstellbar ist und bezüglich der Vakuumdichtigkeit auch ungünstigen Umgebungseinflüssen, wie schroffen Temperaturänderungen usw., dauerhaft widersteht.The invention is based on the object of creating a counter tube, which does not contain any metal in the interior of the discharge space, which is easy to manufacture and with regard to vacuum tightness also unfavorable environmental influences, such as withstands abrupt temperature changes, etc., permanently.

Die Erfindung geht aus von einem Zählrohr, das aus mehreren unlösbar, vakuumdicht miteinander verbundenen Glasteilen besteht. Weiterhin macht die Erfindung von der bekannten Maßnahme Gebrauch, als Elektroden im Innern des Gefäßes Schichtelektroden aus mit der Glasoberfläche des Innenraumes innig verbundenem, elektrisch halbleitendem Werkstoff vorzusehen.The invention is based on a counter tube, which consists of several non-detachable, consists of vacuum-tight interconnected glass parts. Furthermore, the invention makes use of the known measure, as electrodes in the interior of the vessel, layer electrodes made of electrically semiconducting material that is intimately connected to the glass surface of the interior Material to be provided.

Gekennzeichnet ist das Zählrohr gemäß der Erfindung dadurch, daß die halbleitenden Elektrodenschichten sich aus dem Innenraum des Zählrohres über die Dichtungsflächen der sie tragenden Glasteile hinweg bis auf deren äußere Oberflächen fortsetzen und an den Dichtungsflächen mittels Glaslotes mit den angrenzenden Glasteilen vakuumdicht verbunden sind.The counter tube according to the invention is characterized in that the semiconducting electrode layers emerge from the interior of the counter tube over the Sealing surfaces of the glass parts carrying them down to their outer surfaces continue and on the sealing surfaces using glass solder with the adjacent glass parts are connected in a vacuum-tight manner.

Es ist, wie schon gesagt, bekannt, in Entladungsgefäßen Schichtelektroden aus auf Glasoberflächen aufgebrachtem halbleitendem Werkstoff zu verwenden. Die bekannten Entladungsgefäße bzw. Zählrohre dieser Art sind aber trotzdem nicht metallfrei. So bestehen bei einem bekannten Entladungsgefäß dieser Art die Zuleitungen zu den Elektrodenschichten aus dünnen, vakuumdicht in die Glaswand des Gefäßes eingeschmolzenen Metalldrähten. Diese bekannte Anordnung hat außer der Anwesenheit von Metall im Entladungsraum noch den Nachteil, daß es außerordentlich schwierig ist, zwischen den dünnen Zuleitungsdrähten und den halbleitenden Elektrodenschichten einen befriedigenden, dauerhaften Kontakt herzustellen.As already mentioned, it is known that sheet electrodes are used in discharge vessels made of semiconducting material applied to glass surfaces. the known discharge vessels or counter tubes of this type are nevertheless not free of metal. In a known discharge vessel of this type, the supply lines to the Electrode layers made of thin, vacuum-tight melted into the glass wall of the vessel Metal wires. This known arrangement has in addition to the presence of metal in the Discharge space still has the disadvantage that it is extremely difficult to between the thin lead wires and the semiconducting electrode layers a satisfactory, establish permanent contact.

Bei einem anderen bekannten Zählrohr werden zwar auch halbleitende Elektrodenschichten verwendet, jedoch sind diese auf metallene Wandungsteile des Gefäßes aufgebracht, die gleichzeitig als Zuleitungen zu den Elektrodenschichten führen. Bei dieser Konstruktion ist es praktisch unmöglich, die halbleitenden Schichten so dicht herzustellen, daß sie das Metall, auf dem sie aufgebracht sind, völlig von dem Füllgas trennen. Die obenerwähnten Nachteile der Anwesenheit von Metall im Entladungsraum werden infolgedessen durch die Beschichtung des Metalls mit halbleitenden Stoffen nicht behoben. Außerdem ist es sehr schwierig, zwischen den metallenen Wandungsteilen, die gleichzeitig als Elektrodenschichtträger dienen, und den aus Glas bestehenden übrigen Wandungsteilen eine einwandfreie vakuumdichte Verbindung herzustellen. Bei den bekannten Zählrohren soll diese vakuumdichte Verbindung durch Email hergestellt werden. Es hat sich aber gezeigt, daß solche Emailverbindungen zwischen Metall und Glas bei schroffen Temperaturwechseln oder mechanischen Erschütterungen zu Rißbildung neigen, wodurch die Vakuumdichtigkeit des Gefäßes verlorengeht.In another known counter tube, semiconducting Electrode layers used, but these are on metal wall parts of the Applied vessel, which also acts as leads to the electrode layers to lead. With this construction it is practically impossible to use the semiconducting layers so dense that they completely remove the metal on which they are applied separate from the filling gas. The above mentioned disadvantages of the presence of metal in the discharge space are consequently due to the coating of the metal with semiconducting Fabrics not fixed. In addition, it is very difficult to get between the metal wall parts, which serve at the same time as electrode layer carriers, and those made of glass other wall parts to establish a perfect vacuum-tight connection. at In the known counting tubes, this vacuum-tight connection is to be established by means of enamel will. But it has been shown that such enamel connections between metal and Glass with sharp temperature changes or mechanical vibrations to crack formation tend, whereby the vacuum tightness of the vessel is lost.

Alle diese geschilderten Nachteile sind bei dem Zählrohr gemäß der Erfindung behoben. Bei demselben ist erstens kein Metall vorhanden, das irgendwie mit dem Füllgas des Rohres in Berührung kommen könnte. Es sind nicht nur keine Metalle im Entladungsraum vorhanden, sondern es hat sich auch erwiesen, daß es bei entsprechender Auswahl der Glassorten für die miteinander zu verbindenden Teile des Zählrohres sowie des Materials des Glaslotes möglich ist, die für die Hochvakuumdichtigkeit erforderliche Wärmebehandlung so durchzuführen, daß sich eine dauerhafte vakuumdichte Verbindung ergibt, die auch schärfsten und häufigen Temperaturwechseln sowie den in Betracht kommenden mechanischen Beanspruchungen sicher standhält.All of these disadvantages are in the counter tube according to Invention fixed. In the first place, there is no metal in it, that somehow could come into contact with the filling gas of the tube. It's not just not metals present in the discharge space, but it has also been found that with appropriate Selection of the types of glass for the parts of the counter tube to be connected as well as the material of the glass solder is possible, which is necessary for the high vacuum tightness necessary heat treatment to be carried out in such a way that a permanent vacuum tightness is achieved Connection results, the sharpest and frequent temperature changes as well as the Withstands mechanical stresses under consideration.

Da sich die leitenden Elektrodenschichten bei dem Zählrohr gemäß der Erfindung über die Dichtungsflächen der sie tragenden Glasteile hinweg bis auf deren äußere Oberflächen fortsetzen, kommen diese Elektrodenschichten naturgemäß an den Stellen, wo die Teile vakuumdicht miteinander verbunden werden müssen, ebenfalls mit dem Glaslot in Berührung. Es hat sich gezeigt, daß die Leitfähigkeit der elektrisch halbleitenden Schichten bei der zur Herstellung der Verbindung notwendigen Wärmebehandlung nicht stärker vermindert wird, als es für eine einwandfreie dauerhafte Funktion des Zählrohres noch durchaus zulässig ist.Since the conductive electrode layers in the counter tube according to FIG Invention over the sealing surfaces of the glass parts supporting them up to their Continuing external surfaces, these electrode layers naturally come to the Places where the parts have to be connected to one another in a vacuum-tight manner, too in contact with the glass solder. It has been shown that the conductivity of the electrical semiconducting layers during the heat treatment necessary to create the connection is not reduced more than it is for a perfect long-term function of the counter tube is still quite permissible.

Leitende Elektrodenschichten aus dem Innern eines Entladungsgefäßes über die Dichtungsflächen hinweg nach außen zu führen ist bereits bekannt. Bei den bekannten Entladungsgefäßen dieser Art handelt es sich jedoch nicht um halbleitende Schichten, die auf Glas aufgebracht sind, sondern um leitende Oberflächenschichten von Keramikteilen. Diese Teile sind im ganzen aus einem keramischen Material hergestellt, dem von vornherein Titandioxyd zugefügt wurde. Durch eine Wärmebehandlung der Keramikteile in einer reduzierenden Atmosphäre wird dann das in der keramischen Masse enthaltene Titandioxyd teilweise in eine elektrisch leitfähige Modifikation übergeführt.Conductive electrode layers from the inside of a discharge vessel Leading over the sealing surfaces to the outside is already known. Both known discharge vessels of this type, however, are not semiconducting ones Layers that are applied to glass, rather than conductive surface layers of ceramic parts. These parts are made entirely of a ceramic material, to which titanium dioxide was added from the outset. By heat treatment of the ceramic parts that contained in the ceramic mass is then in a reducing atmosphere Titanium dioxide partially converted into an electrically conductive modification.

Die Herstellung von oberflächlich leitenden Keramikteilen, bei denen die Leitfähigkeit auf der leitenden Modifikation von Titandioxyd beruht, ist aber außerordentlich schwierig und hinsichtlich der Führung des Brennprozesses sehr anspruchsvoll. Außerdem muß damit gerechnet werden, daß die Leitfähigkeit der Oberflächenschicht verlorengeht, wenn sie einer für eine nichtmetallische Lötung oder einer Dichtsinterung erforderlichen Wärmebehandlung in Anwesenheit der Lötwerkstoffe unterworfen wird.The manufacture of superficially conductive ceramic parts where the conductivity is based on the conductive modification of titanium dioxide, but is extremely difficult and very demanding in terms of managing the firing process. In addition, it must be taken into account that the conductivity of the surface layer is lost if it is one for a non-metallic soldering or a dense sintering required heat treatment is subjected in the presence of the soldering materials.

Es sind auch Gläser bekannt, die durch bestimmte Zusätze im ganzen elektrisch leitfähig sind. Solche Gläser hat man beispielsweise als Elektroden für Elektrolyse verwendet. Für die Verwendung in einem Zählrohr eignen sich diese Gläser aber nicht. Hier kommt es vor allem auf eine gute Verarbeitbarkeit an sowie darauf, daß das verwendete Glas einen mit dem Glaslot übereinstimmenden Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Außerdem müssen die Zählrohrwerkstoffe möglichst frei von chemischen Elementen mit natürlicher Radioaktivität sein. Die Schwierigkeit, ein brauchbares Zählrohr herzustellen, dürfte daher bei Verwendung der genannten Leitgläser nicht geringer sein als bei der Verwendung von Metallen im Entladungsraum.There are also glasses known to have certain additives throughout are electrically conductive. Such glasses are used, for example, as electrodes for Electrolysis used. These glasses are suitable for use in a counter tube but not. The main thing here is good processability as well as that the glass used has a coefficient of thermal expansion that matches that of the glass solder owns. In addition, the counter tube materials must be as free of chemical elements as possible be with natural radioactivity. The difficulty of finding a usable counter tube should therefore not be less when using the said guide glasses than when using metals in the discharge space.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Zählrohres gemäß der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of a counter tube is shown in FIG of the invention shown.

Mit 4 ist ein hohlzylindrischer Glaskörper bezeichnet. Dieser ist nach oben hin durch einen scheibenförmigen, ebenfalls aus Glas bestehenden Deckel 11 abgeschlossen. Von unten her ragt in die Öffnung des Zylinders 4 ein Glaskörper 3 hinein, der ebenfalls im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders hat, jedoch an seinem unteren Ende geschlossen ist. Dieser gewissermaßen becherförmige Glaskörper 3 hat einen Flanschring 6, der an seinem äußeren Umfang an dem unteren Rand des Hohlzylinders 4 aufliegt.4 with a hollow cylindrical glass body is referred to. This is closed at the top by a disk-shaped cover 11 , which is also made of glass. A glass body 3 protrudes from below into the opening of the cylinder 4, which glass body 3 likewise has essentially the shape of a hollow cylinder, but is closed at its lower end. This, so to speak, cup-shaped glass body 3 has a flange ring 6 which rests on its outer circumference on the lower edge of the hollow cylinder 4.

In seinem oberen Teil ist der Hohlzylinder 4 innen mit einer Halbleiterschicht versehen, die die eine Elektrode des Zählrohres bildet. Diese Halbleiterschicht 9 setzt sich aus dem Innenraum 1 des Zählrohres über den oberen Rand 7 des Hohlzylinders 4 nach außen hin fort und bedeckt dort noch ein Stück von dessen Außenmantelfläche. Die Gegenelektrode 10, die in ihrem oberen Teil konzentrisch zu der Elektrode 9 angeordnet ist, befindet sich als halbleitende Schicht auf dem Glaskörper 3, und zwar bedeckt sie die gesamte äußere Oberfläche desselben, d. h., sie erstreckt sich von dem im Innern des Gefäßes befindlichen zylindrischen Teil über den Flanschring 6 hinweg bis auf den unteren zylindrischen, topfförmig geschlossenen Ansatz. An den Stellen, wo der Hohlzylinder 4 mit dem ebenen Deckel 11 bzw. mit dem ebenen Flanschring 6 zusammentrifft, sind die betreffenden Teile durch Glaslot vakuumdicht miteinander verbunden. Das Glaslot kann in bekannter Weise als Suspension auf die betreffenden Berührungsstellen der Teile aufgetragen werden, und diese werden dann nach ihrer Zusammenfügung einer geeigneten Wärmebehandlung unterworfen, die das Glaslot zum Schmelzen bringt, so daß eine vakuumdichte Verbindung entsteht. An diejenigen Teile der halbleitenden Schichten 9 und 10, die sich außerhalb des Gefäßinnern befinden, können dann die Zuleitungen angebracht werden.In its upper part, the hollow cylinder 4 is provided on the inside with a semiconductor layer which forms one electrode of the counter tube. This semiconductor layer 9 continues from the interior 1 of the counter tube over the upper edge 7 of the hollow cylinder 4 to the outside and there still covers a piece of its outer jacket surface. The counter electrode 10, which is arranged in its upper part concentrically to the electrode 9, is located as a semiconducting layer on the glass body 3, namely it covers the entire outer surface of the same, ie it extends from the cylindrical inside the vessel Part over the flange 6 down to the lower cylindrical, cup-shaped closed approach. At the points where the hollow cylinder 4 meets the flat cover 11 or the flat flange ring 6, the parts in question are connected to one another in a vacuum-tight manner by glass solder. The glass solder can be applied in a known manner as a suspension to the relevant contact points of the parts, and these are then subjected to a suitable heat treatment after they have been assembled, which melts the glass solder so that a vacuum-tight connection is created. The supply lines can then be attached to those parts of the semiconducting layers 9 and 10 which are located outside the interior of the vessel.

Das Zählrohr nach der Erfindung bietet noch den Vorteil, daß es aus geometrisch sehr einfachen Teilen hergestellt werden kann. Glasblasearbeiten können deshalb entfallen, und die Herstellung kann ohne weiteres durch angelernte Hilfskräfte und mit verhältnismäßig einfachen Werkzeugen ausgeführt werden. Die Herstellungstoleranzen können wesentlich kleiner sein, als dies bei Anwendung von Glasblasetechnik möglich ist.The counter tube according to the invention has the advantage that it is made of geometrically very simple parts can be produced. Glass blowing work can therefore not applicable, and production can easily be carried out by semi-skilled workers and can be carried out with relatively simple tools. The manufacturing tolerances can be much smaller than is possible when using glass blowing technology is.

Claims

Claim: Counting tube made of several non-detachable, vacuum-tight interconnected glass parts with layer electrodes made of electrically semiconducting material intimately connected to the glass surface of the interior, characterized in that the semiconducting electrode layers (9, 10) extend from the interior (1) of the counting tube via the sealing surfaces the glass parts (3, 4) carrying them continue to their outer surfaces and are connected in a vacuum-tight manner to the adjacent glass parts (6, 11) on the sealing surfaces by means of glass solder.