DE1539521A1 - Elektrode fuer einen elektrischen Entladungsapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für einen elektrischen Entladungsapparat, dessen Atmosphäre Quecksilberdampf und Dampf

ta
mindestens eines Halogenide eines anderen Metalles enthält. Die Elektrode, besitzt eine gesinterte Strahlungsschicht und einen Träger für diese Schicht.

Bei elektrischen Entladungsapparatenv die hohen Belastungen ausgesetzt werden, kann man die Elektroden nicht durch Erdalkaliverbindungen aktivieren, weil die Emissionssßhicht rasch infolge Verdampfung versehwindet. Man verwendet vielmehr Elektroden aus reinem oder mit Thorium versehenem Wolfram, gegebenenfalls in Kontakt mit Slnterpulver aus Thoriumoxyd oder mit Thoriummetall.

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Die Elektroden dieser Art haben eine ziemlich verminderte Emissionskraft, woduroh sich die Zündspannung von Lampen tr« höht, die damit ausgerüstet sind, und sich dl© Notwendigkeit ergibt, diese Elektroden bei sehr hoher Temperatur arbeiten

• zu lassen. Infolgedessen geben diese Elektroden Substaaii iii einem ziemlich raschen Verlauf ab, die sich auf den Lssspenwänden ablagert, woduroh sich deren Leuchtkraft verhindert. Ausse.rdem lässt sich das Thorium bzw. Thoriumoxyd nur schwierig durch Sinterung auf seinem Wolframträger zur Anhaftung bringen, denn sein Schmelzpunkt von 3.05O⁰C liegt sehr hoch. Soweit es sich um metallisches Thorium handelt, verwandelt es si oh in Thoriumhaiogenid, wenn die Entladungsatmosphäre ein Halogen enthält, und liefert dann mit ©iner Intensität, die mit der Stromstärke der Lampe stark schwankt, eine Leuchtstrahlung, deren Wirkungsgrad schwach ist und diejenige der Lampe reduziert. Im Falle von Lampen mit einer Entladung in einer halogenhaltigen Atmosphäre sind Alkali- und Erdalkalimetalle sowie ihre Verbindungen als Elektronen i»ittierende Stoffe nioht brauchbar: Sie werden von den Halogenen bzw. Halogeniden der Entladungsatmosphäre angegriffen und ergeben daher in erratischer Weise eine Leuchtemission ihrer eigenen Strahlungen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt Elektroden zu schaffen, die gegenüber den mit Thorium allein oder Thoriumoxyd alleirt aktivierten Elektroden eine schwächere Zündspannung und eine stärkere Emissionsfähigkeit bei hoher Temperatur bieten, während

• ihre Plüehtigkeit ebenfalls bei hoher Temperatur beträchtlich

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ist, öleiohzeitlg sollen die Elektroden zwar das e Tboriumsjmktruia jedoch nur schwach und in einem beständigen Verhältnis lief er?u

$lektr0äe gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,

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d,&§e die fiiittierenäe Schicht zumißt in der Hauptsache aus einer Mieohitng von a*etalli»ehea Thorium und Thoriumoxyd in einem dswiohtsvfrh&ltnle Ton Metall au Oxyd zwischen 1:3 und 3:1 be- *tsht uM keinerlei Alkali» oder Erdalkalimetall in metallischem οdf>r $ebu$d«mem Zustand aufweist« .,

Diese Elektroden sind "besonders gut für Lampen mit Quecksilberdampf unter Brück geeignet, der Iodide von Metallen wie Thallium, NaÜum, Indium, Gallium, Lithium oder der seltenen Erden ent-

Besonder*.-'.gute Ergehniese sind erreicht worden, indem man auf Wolfram eine Mischung aus 50 Gewichtsteilen Thoriumoxydpulver und 50 ßewiehtsteilen metallischem Thoriumpulver aufsinterte. Befriedigende Ergebnisse sind auch erhalten worden, wenn der Anteil des Thoriummetalls zwischen 25 und 75 fo schwankt. Die emittierende Schicht kann ausserdem andere anorganische Substanzen wie Siliciumdioxyd und metallisches Wolfram enthalten. Der Träger für die emittierende Schicht braucht nicht aus technisch reinem Wolfram zu bestehen, er kann beispielsweise aus Wolfram mit einem Gehalt an Thorium, Thoriumoxyd oder diesen beiden Zusätzen gleichzeitig bestehen.

Die Zeichnung erläutert schematisch und lediglich beispielshalber die ErCindung.

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Fig. 1 zeigt eine Elektrode nach der Erfindung, K

Fig. 2 ist eine Ansicht einer Entladungslampe mit zwei

Elektroden dieser Art. * ' f

Die in Fig. 1 im Axialschnitt gezeigte Elektrode ist für eine Lampe mit Quecksilber- und lodiddampf z.B. von Thalliumiodid bestimmt, und eine derartige Lampe hat in normalem Betrieb) eine Bogenspannung von 135 ^v und eine Stromstärke von 3>2 A. Ein Wolframstab 4 von 0,75 mm Durchmesser und 15 mm Länge ist nahe \ seinem einen Ende von einer zwischenraumfreien Wendel 6 aus

Wolframdraht von 0,5 mm Dicke umgeben. Diese Wendel hat 6 bis 8 Windungen und umschliesst den Stab 1. Beide Teile bestehen aus entgastem reinen oder thoriumhaltigen Wolfram. Der Stab besteht vorzugsweise aus thoriumhaltigem Wolfram. Die Wendel 6 und die benachbarten Bezirke des-Stabes 4 überzieht man durch Befeuchtung mit. einem Gemisch aus Thorium- und Thoriumoxydpulver und einem Bindemittel. Diese Befeuchtung erfolgt beispielsweise mit einer Suspension von folgender Zusammensetzung:

1 g Thoriumoxydpulver,

1 g Thorininpulver,

5 enr* einer 5 T^-igen Lösung von Ammoniumpoly-

iucthacrylat (Handelsname Vulcastab) in destilliertem Wasser; letzteres dient als

vorübergehendes Bindemittel.

iSfach dieser Befeuchtung trocknet man den Überzug und sintert ihn darauf durch Erhitzung im elektrischen Lichtbogen; In einem Argons brom von Luftdruck lässt man 5 bis 10 Sekunden einen Strom

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von 6,5 A zwischen dem als Träger dienenden Stab 4-mit dem Überzug 6 und einer Wolfrainkathode f Hessen. Bei diesem Vorgang wird , der» Überzug in eine Schicht 8 transformiert, die leicht in der ■ Wärme ui\d der Kälte Elektronen emittiert, wenig flüchtig und hart ist und gut an dem Träger anhaftet.. Die Befeuchtung ist in der Weise vorgenommen worden, dass die Schicht 8die Wendel 6, das Stabende 10 und ein kurzes Stück des Stabes auf der anderen Seite der Wendel umhüllt. Die erhaltene Elektrode wird dann auf einem Molybdänband unter Einschaltung einer Verkittung in SiIi-

ciumdioxyd montiert, unter Vakuum gesetzt und 30 Minuten lang ^ auf l»100 C erhitzt. Anschliessend kann man die Elektrode entweder in ein abgedichtetes Uhr einschliessen, worin man sie unter Vakuum setzt, um sie bis zu ihrer Verwendung zu konservieren, oder man kann sie in eine Entladungslampe einbauen.

Fig. 2 zeigt eine Lampe mit zwei Elektroden 12 und 14 der vorstehend beschriebenen Art. Es handelt sich um eine Lampe, die sich gegen die klassischen Lampen von 400 W mit Quecksilberdampf und fluoreszierendem Kolben austauschen lässt. Tm vorliegenden Fall besitzt der Kolben 16, den man evakuiert und der das den Entladungsraum begrenzende Rohr 18 thermisch isoliert, keine Floureszenzschicht. Das Spektrum des Quecksilberdampfes ist hier durch das Spektrum von lodiden anderer Metalle ergänzt.

Das Bohr 18 enthält nämlich:

Argon unter einem Druck (in der Kälte) von 20 mm

Quecksilber,

50 mg. Quecksilber,

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10 rag Natriumiodid,

2,5 mg Thalliumraonoiodid, ·

5 nig Indiumtriiodid..

In Pig. 2 sind das Quecksilber 20 und die Iodide 22 angedeutet.

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Im normalen Wechselstrombetrieb liefert diese Lampe eine Klemmenspannung von 135 -V (effektiver Wert) und verbraucht einen Strom von 3|2 A bzw. 1,33 A/cm lichter Querschnitt. Die entsprechende Leistung ist 400 W bzw. 13,3 W /cm Innenfläche. Die Zündspannung dieser Lampe unter Wechselstrom und mit einer Hilfselektrode 26 liegt bei ungefähr 170 V, Mit Elektroden aus Wolfram und Thorium oder Wolfram und Thoriumoxyd würde sie höher bei 220 V und mit Elektroden aus Wolfram allein höher als 300 V liegen. Diese Zahlen sind wegen der Gegenwart der Iodide höher, als man sie bei gewöhnlichen Quecksilberdampflampen beobachtet.

Die beschriebene Elektrode kann abgeändert werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, indem man Anpassungen an verschiedene Leistungen vornimmt. Die Anteile an Thorium und Thoriumoxyd können wie ersichtlich ausgetauscht werden, und die Emissionsschicht kann andere Bestandteile, z.B. Siliciumdioxyd oder Wolfram, enthalten. Das Thorium kann in der Suspension als Thoriumiodid oder -ohlorid vorliegen. Auch kann der Träger der Emissionsschicht andere Gestalt und andere Zusammensetzung haben.

Elektroden der beschriebenen Art können auch für andere Entladungsapparate als der beschriebene, beispielsweise für Beleuchtungslampen oder für Vakuumröhren, verwendet werden,

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   Elektrode für elektrische Entladungsapparate, deren Atmosphäre Quecksilberdampf und den Dampf mindestens eines Halogenide eines anderen Metalles enthält, mit einer-gesinterten emittierenden Schicht und einem Träger für diese Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierende Schicht zumindest in der Hauptsache aus einer Mischung von metallischem Thorium und.Thoriumoxyd in einem Gewichtsverhältnis von Metall zu Oxyd zwischen i;3 und

   3ii besteht und keinerlei" Alkali oder Erdalkali in metallischem * oder gebundenem Zustand enthält,
2. 2.) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierende Schicht andere anorganische Substanzen, insbesondere Siliüiiumdioxyd und metallisches Wolfram, jedoch unter Ausschluss von Alkali oder Erdalkali, enthält.
3. 3.) Elektrode nach Anspruch I₁ daduroh gekennzeichnet, dass der Träger aus Wolfram gegebenenfalls mit einem Gehalt an möglicherweise oxydiertem Thorium besteht. ί

   ^;i.) Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterung der emittierenden Schicht vorgenommen wird, indem man einen elektrischen Lichtbogen in· einer SdelgasatmOsphäre zwischen der Elektrode- und einem anderen Leiter,beispielsweise aus Wolfram, fliessen lässt.

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