-
Verfahren zur Herstellung einer Quecksilber enthaltenden Kaltkathoden-Gasentladungsröhre
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Quecksilber enthaltenden
Kaltkathoden-Gasentladungsröhre mit Niederdruckgasfüllung und befaßt sich speziell
mit der Einbringung des Quecksilbers. Insbesondere ist das Verfahren -für Röhren
anwendbar, deren Glimmentladung zur sichtbaren Anzeige dient, z. B. Röhren mit mehreren
Kathoden, die Ziffern, Buchstaben oder sonstige Symbole darstellen, wobei die Kathoden
parallel zueinander, eng benachbart und unterschiedlich geformt in einer die gemeinsame
Anode bildenden Umhüllung angeordnet sind.
-
Es ist bekannt, in den gasgefüllten Entladeraum einer Röhre eine geringe
Menge Quecksilber einzubringen, um die Leuchtkraft und die Lebensdauer der Röhre
durch Verringerung oder Ausschaltung der Kathodenzerstäubung zu verlängern. Bisher
jedoch wurde das Einbringen des Quecksilbers entweder durch Destillation von Quecksilberdampf
in einem späten Stadium des Röhrenpumpvorganges oder durch das unmittelbare Einführen
eines Tröpfchens Quecksilber in den Röhrenkolben vor Inbetriebnahme der Röhre oder
durch das Einbringen einer abgedichteten Kapsel mit Quecksilber während der Röhrenherstellung
bewirkt, wobei die Kapsel nachher zerbrochen wird, um ihren Inhalt freizugeben,
wenn der Pumpvorgang und das Abschließen der Röhre beendet ist. Diese bekannten
Verfahren machen es nötig, in einer Fertigungsstufe mit flüssigem:- Quecksilber
zu hantieren, was im allgemeinen unerwünscht ist. Das erste und zweite Verfahren
haben den zusätzlichen Nachteil, daß die Pumpeinrichtung mit Quecksilber überzogen
wird.
-
Es ist weiterhin bekannt, ein Kügelchen aus einem Gemisch von Quecksilberoxyd
mit zwei Reduktionsmitteln, von denen das eine schnell und das andere langsam wirkt,
in das Entladungsgefäß einzubringen und auf einem Träger anzuordnen, welcher nach
dem Entgasen des Gefäßes erhitzt wird, um die Reduktion des Quecksilberoxyds in
freies Quecksilber herbeizuführen. Als schnell wirkendes Reduktionsmittel ist Zirkon
bekanntgeworden, als langsam wirkendes Reduktionsmittel, welches im wesentlichen
dazu dient, den sonst explosiven Charakter der thermischen Reaktion zwischen dem
Quecksilberoxyd und dem Zirkon zu verhindern, ist entweder Eisen oder Nickel, Mangan,
Chrom oder Kobalt bekanntgeworden. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß
zwei Reduktionsmittel verwendet werden müssen, um einmal die Reduktion durchführen
zu können, zum anderen den explosiven Charakter dieser Reaktion zu beseitigen. Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das zuletzt genannte Verfahren zu verbessern,
indem Quecksilber in ein Entladungsgefäß durch Mittel eingebracht wird, bei denen
ein zweites, langsam wirkendes Reduktionsmittel nicht notwendig ist und trotzdem
eine explosive, nachteilige und möglicberweise sogar gefährliche Reaktion vollständig
vermieden wird. Allgemein gesagt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren
für die Herstellung einer Kaltkathoden-Gasentladungsröhre zu vereinfachen und somit
zu verbilligen.
-
Die Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der Erfindung, bei dem in
die Röhre vor deren Auspumpen und Abschließen ein Quecksilberoxyd und ein Reduktionsmittel
enthaltendes Gemisch eingebracht und das Quecksilber durch Reduktion des infolge
Erhitzung frei gemacht wird, dadurch gelöst, daß das Gemisch außer Quecksilber roten
oder amorphen Phosphor enthält und nach dem Auspumpen und Abschließen der Röhre
erhitzt wird.
-
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren nach der Erfindung gelbes Quecksilberoxyd
verwendet. Das Gemisch ist in weiterer Ausbildung der Erfindung in einem Verhältnis
von 4,3 g Quecksilberoxyd zu 0,3 g armorphem Phosphor gewählt. Diese Mischung hat
einen Z0%igen überschuß an Phosphor über der erforderlichen Menge, um dem Oxyd allen
Sauerstoff zu entziehen. Dieser überschüssige Phosphor wird zerstreut und hilft
bei der Beseitigung von anderem
freien Sauerstoff, der' in der Röhre
vorhanden sein kann.
-
Das Gemisch wird vorzugsweise in Form eines zusammengepreßten Kügelchens
in die Röhre eingebracht, die entweder in an sich bekannter Weise in eine Vertiefung,
die vorher in einer Metallbefestigungsplatte gebildet worden ist, geformt oder auf
sie gelegt wird.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Röhre, die mit dem Verfahren
nach der Erfindung hergestellt ist, ist in der Zeichnung dargestellt.
-
F i g. 1 ist eine perspektivische Darstellung mit teilweise weggebrochenen
Teilen einer Kaltkathoden-Gasentladungsröhre; F i g, 2 . ist ein 1,,ängsschnitt
nach der Linie 11-II der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, und F i g: 3 ist ein
Querschnitt im vergrößerten Maßstab nach der Linie III-III der F i g. 1.
-
In der Zeichnung ist das Verfahren nach der Erfindung auf eine Gasentladeröhre
mit kalten Kathoden angewandt gezeigt; die als Glimmlicht-Anzeigeröhre dient und
mit einer beliebigen Anzahl verschiedenartiger Kaihoden versehen ist, die zweckmäßigerweise
die Form von Zahlen oder Buchstaben haben -und axN.:denen durch wahlweise Anschaltung
in Verbindung mit einer gemeinsamen Anode das Glimmlicht erzeugt wird. Die gezeigte
Röhre hat eine röhrenartige Glashülle 10, die an ihrem oberen Ende durch das Spitzenrohrende
11 und an ihrem unteren.- Ende durch einen Boden 12 verschlossen ist, durch den
sich eine Anzahl von getrennten Anschlußdrähten 13 erstreckt, von denen gewöhnlich
einer an jede der .verschiedenartigen Kathoden und einer oder mehrere an die geschlossene
gemeinsame Anode fühlen.
-
In dem abgedichteten Inneren der Hülle ist ein kapselartiger Anodenaufbau
14 angeordnet, der im horizontalen Schnitt ein rechtwinkliges Profil aufweist und
urgelochte Seiten- und Rückwände hat, die durch eine durchlöcherte Vorderwand 15,
z. B. aus siebartigem Metall oder Drahtgeflecht, verschlossen sind. In diesem Anodenaufbau
sind die verschiedenartig geformten Kathoden 16 auf waagerechten Haltestangen angebracht,
wobei jede Kathode eine dünne, drahtartige Zahlenform aufweist. Die oberen und unteren
-Enden der hohlen Anodenanordnung sind durch Glimmeben 17, 18 verschlossen,
von denen jede je nach Bedarf mit einer Vielzahl von radial vorstehenden Zungen
19 versehen ist, die in engem Reibungspaßsitz mit der Hülle 10 stehen, um
den Elektrodeneinbau in der bekannten Art fest in seiner Stellung zu halten.
-
Die gegenüberliegenden Seitenwände der Anode sind alle an ihren oberen
und unteren Enden mit einer schmalen,- zentral angeordnaten. ad einstöckig hervorstehenden
Zunge versehen, die durch die entsprechenden Schlitze in den anstoßenden Glimmerscheiben
17 oder 18 geführt sind, um die Teile zusammen festzulegen und zu
befestigen. Die oberen Endzungen 20 sind so. angeordnet, daß sie über die Höhe der
. oberen Glimmerscheibe 17 in den Raum am oberen Ende der Hülle herausragen.
-
An dem oberen Ende jeder Zunge 20 ist elektrisch leitend, z.: B. durch
Schweißen, ein C-förmiger elektrisch leitender .Körper 21 angebracht, der eine feste
Draht- oöer Stangenform hat.. Die Befestigungspunkte der Zungen» ..aq diesem C-förmigen
Körper 21 sind gewöhnlich gleich neben den beiden freien Enden dieses Körpers angeordnet.
An diesen freien Enden ist brückenartig, wieder elektrisch leitend, z. B. durch
Schweißen, eine Kapsel 22 befestigt, die das Kügelchen oder die abgemessene Menge
der erfindungsgemäßen quecksilbereinbringenden Mischung enthält. Diese Kapsel hat
die Form eines langen, sehr dünnwandigen Metallrohres, das am Ende, obwohl es ursprünglich
einen kreisförmigen Querschnitt hat, einen mittleren Abschnitt mit ovaler oder abgeflachter
Form hat, der die Mischung 23 enthält, welche vorzugsweise aus gelbem Quecksilberoxyd
und rotem Phosphor im Verhältnis von 4,3 g Oxyd zu 0,3 g amorphem Phosphor besteht.
Um die Mischung in der Form einer umhüllten Kugel zu halten, ist jedes Ende der
Röhre vollständig abgeflacht, umgebogen und dann vor der Verbindung, z. B. durch
Punktschweißen, an jedes Ende der freien Enden der C-förmigen Körper 21 gegen den
Hauptteil der Röhre gestaucht, wie es bei 24 in F i g. 2 gezeigt ist.
-
Obwohl der obere Teil der Hülle 10; in dem die Kapsel 22 und ihre
Befestigung angeordnet sind, in beträchtlichem Abstand vom Restraum in der Hülle
liegt, besteht ein freier Gasabtausch zwischen den beiden Zonen.
-
Die Entladungsröhre wird nach dem Zusammenbau auf die gewöhnliche
Art luftleer gemacht, und nach den normalen Gasreinigungen wird sie mit einer Niederdruckgasmischung
gefüllt, die das gewünschte Kathodenglimmlicht hervorruft, wenn irgendeine -der
Kathoden und die angeschlossene gemeinsame Anode angeschaltet werden. Während der
normalen Reinigung der Röhre wird dafür gesorgt, daß die Kapsel 22 mit ihrer Mischungskugel
und ihrer Befestigung nicht übermäßig erhitzt wird. Nach dem Abdichten der Röhre
von der Pumpenleitung wird aber das obere Ende der Röhre in das Feld einer Hochfrequenz-Heizspule
gebracht, um durch Induktion einen in der Metallschleife, die von dem C-förmigen
Körper 21 und der als Brücke wirkenden, die Kugel enthaltenden Kapsel 22 gebildet
wird, fließenden Strom zu erzeugen, wodurch die Kapsel genügend hoch erhitzt wird;
um die in der Kapsel eingeschlossene Mischung zu reduzieren. Folglich wird durch
die Öffnungen an der Kapselwand hinaustretendes Quecksilber, dessen Menge genau
durch die bekannte Zusammensetzung und Quantität der Mischung für jede Kugel bestimmt
werden kann, in der Hülle frei.
-
Es können verschiedene Abänderungen vorgenommen werden, ohne vom Bereich
der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die quecksilbergebende Mischung als
zusammengepreßtes Kügelchen vorgeformt werden, das in eine Aufnahmevertiefung in
einer metallischen Befestigungsplatte gelegt und darin durch eine Abdeckplatte gehalten
wird, die umgebogen und befestigt ist, um die Kugel abzudecken und zu umhüllen.
In einer anderen Form kann die Mischung in einer Metallfolie eingewickelt werden,
die an den Enden verdreht oder gefaltet und an den anderen Teilen der Anordnung
befestigt ist.