DE1589111B2 - Verfahren zur Behandlung einer Elektrode für Entladungslampen, deren Oberfläche mindestens zum Teil aus Thoriumoxyd besteht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Elektrode für Entladungslampen, deren Oberfläche mindestens zum Teil aus Thoriumoxyd besteht, durch Erhitzung in einer kohlenwasserstoffhaltigen Atmosphäre.

Es ist bekannt, Kathoden mit thoriumoxydhaltigem Wolfram von Vakuumröhren zu karburieren. Durch diese Maßnahmen erhöht man die thermische Ionenmission, und der Kohlenstoff, der sich dabei ablagert, dient während des Betriebes der Röhre als Getter. Die für diese Karburierung angewandten Verfahren sind ziemlich schwierig auszuführen und stellen einen zusätzlichen Arbeitsgang bei der eigentlichen Herstellung der Elektrode dar. Diesen zusätzlichen Arbeitsgang zu ersparen ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man zwischen zwei Elektroden, deren eine die zu behandelnde Elektrode ist, eine elektrische Bogenentladung in einer Kohlenwasserstoff unter einem Partialdruck in der Größenordnung von 1 mm Hg enthaltenden Atmosphäre eintreten läßt.

Das Verfahren nach der Erfindung ist somit einfach durchzuführen und liefert auch die Sinterung des emittierenden Niederschlages, wenn die Elektrodenherstellung eine solche Sinterung umfaßt. Es ist auch anwendbar auf Elektroden für Lampen mit ionisierbarer Entladungsatmosphäre.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 2 zeigt eine mit zwei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Elektroden ausgerüstete Entladungslampe,

Fig.3 bis 6 zeigen andere Elektroden, die dem Behandlungsverfahren nach der Erfindung unterzogen worden sind.

Die in der Vorrichtung nach Fig. 1 behandelte Elektrode ist für eine 400 W-Druckentladungslampe mit einer Quecksilber und Halogenide enthaltenden Atmosphäre bestimmt. Der Aufbau der Elektrode wurde bereits der in der DT-OS 15 39 521 vorgeschlagen und besteht im wesentlichen aus einem Wolframstab 4 von 15 mm Länge und 0,75 mm Durchmesser, der mit 1,6% Thoriumoxyd gemischt ist, einer Wendel 6 mit sieben dicht oder nahezu dicht aneinanderliegenden Windunggen aus Wolframdraht von 0,5 mm Durchmesser und einem Überzug 8 auf der Wendel und den angrenzenden Zonen des Stiftes 4, insbesondere auf dessen Ende; dieser Überzug besteht zu gleichen Gewichtsteilen aus Thoriumoxydpulver und Thoriumpulver mit ein wenig Bindemittel. Die Elektrode 6 ist mit ihrem Stab in einem elastischen Futter 10 gehalten. Über das ganze ist eine Glocke 12 mit einem Rohrstutzen 14 gestülpt, in die ein Wolframstift 16 eingeschmolzen ist. Die Glocke besteht beispielsweise aus einem Borsilikatglas.

Für die Behandlung läßt man durch den Rohrstutzen 14 reines Handelsargon streichen, das man bei Umgebungstemperatur hat über Naphthalinkörner streichen lassen. Der Partialdruck dieses Kohlenwasserstoffes liegt dann in der Größenordnung von einem Tausendstel Atmosphäre. Wenn die Glocke mit diesem Gemisch gefüllt ist, schließt man die Elektrode 4, 6, 8 und den Stift 16 an die Pole einer Gleich- oder Wechselstromquelle von geeigneter Spannung in Reihe mit einem Widerstand an. Wenn man die beiden Elektroden sich zunächst berühren läßt und dann voneinander entfernt, erzeugt man eine Bogenentladung. Für eine Elektrode der oben angegebenen Abmessungen wählt man eine Stromquelle und einen Vorschaltwiderstand derart, daß die Entladung eine Stärke von 8 Amp. hat. Für eine Elektrode mit einem Stäbchen von 1,2 mm Durchmesser und einer Drahtwendel von 0,75 mm Durchmesser würde man eine Entladung von ungefähr 12 Amp. übergehen lassen.

Diese Elektrode ist beispielsweise für eine Lampe von 2 kW bestimmt, die von einer Wechselstromquelle von 380 V gespeist wird.

Man läßt diese Entladung ungefähr 20 Sekunden übergehen, während man die Elektrode 4, 6, 8 derart verlagert, daß der Kathodenfleck sich nacheinander auf allen Punkten des Überzuges 8 bildet. Der Fleck bringt die Stelle, wo er sich bildet, auf etwa 2000 ° C, so daß

sich Thoriumoxyd und Thorium zu einer Keramikmasse umformen und das Bindemittel an dieser Stelle entfernt wird. Da der Kathodenfleck stark lokalisiert und diese Behandlungsstufe kurz ist, kann die Elektrodenmasse diese Temperatur nicht im entferntesten erreichen. Nach dieser Entladung läßt man die Elektrode sich im Verlauf etwa einer Minute in Argon ohne Naphthalin abkühlen. Dann wiederholt man die Bogenentladung bei gleichzeitigen Verlagerungen der zu behandelnden Elektrode, aber in Argon ohne Naphthalin, abgesehen von unbeabsichtigten Spuren. Nach ungefähr 20 Sekunden schaltet man die elektrische Entladung ab, und nachdem man eine Minute lang zur Abkühlung der Elektrode Argon ohne Naphthalin hat durchstreichen lassen, hebt man die Glocke ab und zieht die Elektrode aus ihrem Futter 10.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, vor der Durchleitung des naphthalinhaltigen Argons die Glocke mit reinem Argon auszuspülen. Zwei Elektroden, die für eine Lampe von 2 kW, 380 V, bestimmt und in der beschriebenen Weise behandelt worden sind, wurden in der für Hochdruck-Quecksilber-Entladungslampen bekannten Weise in einem Kieselsäurerohr von 30 mm Durchmesser montiert. Der Abstand zwischen diesen Elektroden, den sogenannten Hauptelektroden, betrug 140 mm. In der Röhre waren außerdem zwei Hilfselektroden, und zwar je eine nahe einer Hauptelektode montiert und an die andere Hauptelektrode über einen Widerstand von 20 000 Ohm angeschlossen. Zur Bildung der Entladungsatmosphäre wurden in die Röhre Argon unter einem Druck von 20 mm Quecksilber bei Umgebungstemperatur, 0,26 g Quecksilber und 0,150 g eines Jodidgemisches von Natrium, Thallium und Indium, eingeführt.

Eine gewisse Anzahl von in dieser Weise hergestellten Röhren wurde geprüft. Ihre Zündspannung bei Wechselstrom wurde in der Größenordnung von 300 bis 350 V, je nach Röhre, ermittelt. Bei ähnlichen Vergleichsröhren, deren Elektroden jedoch nicht nach diesem Verfahren behandelt worden waren, betrug die Zündspannung immer mehr als 380 V.

Fig.2 zeigt eine Lampe dieser Art mit zwei Hauptelektroden 20 und 22, aber nur mit einer Hilfselektrode 24. In bekannter Weise ist die Entladungsröhre 26 von einem Kolben 28 umschlossen, der evakuiert ist In der Zeichnung ist der Quecksilbertropfen 30 und der durch die Halogenide gebildete Fleck 32 vor Inbetriebsetzung der Lampe dargestellt.

Das Verfahren kann auch in anderer Weise, als oben beschrieben, durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Naphthalin durch einen flüchtigeren Kohlenwasserstoff ersetzt werden, dessen Dampfdruck im Bedarfsfall durch eine Abkühlung herabgesetzt werden kann. Umgekeht kann man das Naphthalin auch durch einen weniger flüchtigen Kohlenwasserstoff ersetzen, den man erwärmt, wenn sein Dampfdruck sich als nicht ausreichend erweist. Man kann auch die Entladung in der diesen Kohlenwasserstoff enthaltenden Atmosphäre länger dauern lassen. Außerdem kann man gleichzeitig mehrere Kohlenwasserstoffe verwenden. Die behandelte Elektrode kann von anderer Art sein, und zwar sowohl hinsichtlich der Zusammensetzung des Thoriumoxyd enthaltenden Gemisches, wie hinsichtlich des Metallträgers für dieses Gemisch. Beispielsweise kann man eine Wendel 6 mit nicht aneinanderliegenden Windungen verwenden, um die Menge an emittierenden Produkten zu erhöhen. Die Mischung kann auch andere Mengenverhältnisse an Thoriumoxyd und Thorium aufweisen, sie kann andere Bestandteile, wie z. B. Siliziumdioxyd, enthalten.

Auch kann man beispielsweise nach der Behandlung die das Thoriumoxyd enthaltende Oberfläche ganz oder zum Teil mit einem Metallstück umgeben, das kein emittierendes Material, aber Löcher, Schlitze oder Poren, besitzt. Durch diese Löcher können Elektronen sowie ein wenig metallisches Thorium gehen, so daß dieses Stück aktiviert wird. Letzteres kann z. B. eine zweite Wolframwendel mit demselben oder anderem Drahtdurchmesser, wie die Wendel 6, sein. Dieses Stück schützt den emittierenden Auftrag vor dem Elektronenbeschuß, setzt die Temperatur der Elektrode im Betrieb herab und steigert außerdem die kalorische Trägheit der Elektrode und ihre Abkühlungsdauer. Dadurch wird eine Ablagerung von Halogeniden auf der Elektrode während des Erlöschens vermieden.

Gem F i g. 3 und 4 besteht dieses Stück aus. einer Wendel 34 oder 36 aus Wolframdraht, der auf die Wendel 6 gewickelt ist und über diese nach vorn (Fig. 3) oder nach hinten (F i g. 4) übersteht. Dieses Stück kann auch die Wendel gleichzeitig in der Länge nach vorn und hinten oder auch nicht überragen.

F i g. 5 und 6 zeigen Abwandlungen der Ausführungen nach F i g. 3 und 4, bei denen die Wendel 6 durch zwei kürzere Wendeln 38 und 40 ersetzt ist, die einen kleinen Hohlraum belassen, worin sich eine zusätzliche Menge emittierender Substanz einbettet.

Während bei Verwendung von Naphthalin dessen Dampfdruck bei der Behandlung 0,1 bis 10 mm Hg bei guten Ergebnissen betragen kann, sind auch andere Drücke zulässig, insbesondere, wenn man andere Kohlenwasserstoffe verwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung einer Elektrode für Entladungslampen, deren Oberfläche mindestens zum Teil aus Thoriumoxyd besteht, durch Erhitzung in einer kohlenwasserstoffhaltigen Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen zwei Elektroden, deren eine die zu behandelnde Elektrode ist. eine elektrische Bogenentladung in einer Kohlenwasserstoff unter einem Partialdurck in der Größenordnung von 1 mm Hg enthaltenden Atmosphäre eintreten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsatmosphäre ein oder mehrere Edelgase unter einem Druck nahe Luftdruck enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Entladung eine Abkühlung in einem Edelgas anschließt, das sehr wenig oder keinen Kohlenwasserstoff enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Entladung und anschließenden Abkühlung eine neue elektrische Bogenentladung durchgeführt wird, bei der die zu behandelnde Elektrode als Kathode dient und die Entladungsatmosphäre aus Edelgas besteht und praktisch keinen Kohlenwasserstoff enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und gegebenenfalls 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bogenentladung oder -entladungen die Lagen der beiden Elektroden zueinander verändert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Oberflächenteil wenigstens zum Hauptteil eine Mischung aus Thoriumoxyd und metallischem Thorium, vorzugsweise in Gewichtsverhältnissen zwischen 25 g Thoriumoxyd auf 75 g Thorium und 75 g Thoriumoxyd auf 25 g Thorium enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der letzten Behandlung mittels Bogenentladung und anschließender Abkühlung der Teil mit der Thoriumoxyd enthaltenden Oberfläche ganz oder teilweise mit einem nicht aktivierten. Hohlräume aufweisenden Metallstück umgeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Kohlenwasserstoff aus Naphthalin besteht.