DE1589111C3 - Verfahren zur Behandlung einer Elektrode für Entladungslampen, deren Oberfläche mindestens zum JeH aus Thoriumoxyd besteht - Google Patents
Verfahren zur Behandlung einer Elektrode für Entladungslampen, deren Oberfläche mindestens zum JeH aus Thoriumoxyd bestehtInfo
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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 thoriumoxydhaitigem 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 Imm Hg enthaltenden Atmosphäre eintreten läßt.
Das Verfahren nach der Erfindung ist somit einfach durchzuführen und liefert auch die Sinterung des
emittierenden Niederschlages, wenn die Elektrodenher-
!0 stellung eine solche Sinterung umfaßt. Es ist auch
anwendbar auf Elektroden für Lampen mit ionisicrbarer Entladungsatmosphäre.
. ■ Die Zeichnung veranschaulicht schematisch.verschiedene
Ausführuhgsbeispiele 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 39521 vorgeschlagen und besteht im wesentlichen aus einem Wolframstab 4 von
. 15 mm Länge und 0.75 mm. Durchmesser, der mit 1.6%
Thoriuinoxyd gemischt ist, einer Wendel 6 mit sieben
dicht'odcr nahezu dicht aneinanderliegendcn 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 Gewichtsleilen 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 /u einer Keramikmasse
umformen und das Bindemittel an dieser Stelle enifcrnt wird. Da der Kathodcnflcck stark lokalisiert und diese
Behandlungsstufe kurz ist, kann die Elcktrodenmasse diese Temperatur nicht im entferntesten erreichen.
Nach dieser Entladung läßt man die Elektrode sich im Verlauf wwa 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.
F i g. 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
langer 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.
Gern Fig.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 ( F i g. 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.
Fig.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)
1. Verfahren zur Behandlung einer Elektrode für Entladungslampen, deren Oberfläche mindestens
zum Teil aus Thoriumoxyd besteht, durch Erhitzung in einer kohlenwasscrstoffhalligcn 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 νοη 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 Luftdruckenthält.
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 I und gegebenenfalls 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der
Bogenentladung oder -'entlädungen 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 Gewichtsverhältnisseh zwischen 25 g Thoriumoxyd auf 75 g Thorium und 75 g
Thoriumoxyd auf 25 gThorium enthält." ■ ;
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der letzten Behandlung mittels
„Bogenentladung und anschließender Abkühjung 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.
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FR57986A FR1489755A (fr) | 1966-04-18 | 1966-04-18 | Procédé pour le traitement carburant d'une électrode à l'oxyde de thorium |
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DE1589111A1 DE1589111A1 (de) | 1970-03-19 |
DE1589111B2 DE1589111B2 (de) | 1975-10-30 |
DE1589111C3 true DE1589111C3 (de) | 1976-07-22 |
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