DE1950090C3

DE1950090C3 - Gasentladungsröhre

Info

Publication number: DE1950090C3
Application number: DE1950090A
Authority: DE
Inventors: Alex Bahr; Gerhard Dr. Peche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-03
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1979-09-27
Also published as: JPS4929370B1; US3676743A; DE1950090A1; DE1950090B2; GB1282669A

Description

Die Erfindung bezieht sidi auf eine Gasentladungsröhre mit einem gasdichten Gehäur;, vorzugsweise mit Edelgasfüllung, in dem Elektroden einander gegenüberstehen, von denen zumindest eine Elektrode auf ihrer Stirnseite eine Schicht mit einer Substanz hoher Elektronenemissionsfähigkeit aufweist, die Barium enthält.

Aus der deutschen Patentschrift 6 15 506 ist als Gasentladungsröhre ein Entladungsgefäß, insbesondere Überspannungsableiter, mit Edelgasfüllung bekannt, bei dem mindestens eine der Elektroden ganz oder teilweise mit einem eine Alkalimetallverbindung enthaltenden pasteförmigen Überzug versehen ist, wobei der Überzug aus dem Salz eines Alkalimetalls und dem Salz eines Metalls hoher thermischer Elektronenemissionsfähigkeit, vorzugsweise Thoriumoxid, besteht, so daß sowohl Glimm- wie lichtbogenförmige Entladungen bei kleinem Spannungsabfall beherrscht werden.

Da die Belastbarkeit eines Überspannungsabieiters von der Glimm- und Bogenbrennspannung, vom Bogenübergangsstrom sowie vom Querschnitt der Elektroden und ihrer Zuführungen wesentlich bestimmt wird, ist eine Erhöhung der Feldelektronenemission an der als Kathode wirkenden Elektrode, kalte Bogenkathode genannt, in all den Fällen für eine Erhöhung der Belastbarkeit von besonderer Bedeutung, in denen der Elektrodenquerschnitt durch eine vorgegebene Baugröße des Überspannungsabieiters begrenzt ist.

Aus der österreichischen Patentschrift 1 83 813 geht weiterhin ein gasgefüllter Überspannungsableiter als bekannt hervor, bei dem die Elektroden aus einem Trägermetall, wie Eisen oder Nickel, bestehen und die aktiven Flächen der Elektroden zur Herabsetzung des Zündverzuges und zur Begünstigung des Überganges auf eine Bogenentladung mit einem die Feldemission bzw, den Übergang auf eine Bogenentladung fördernden Belag oder einem Einsatz aus Aluminium versehen sind. Als ein anderes Material für einen derartigen Belag oder einen Einsatz kann Magnesium an die Stelle von Aluminium treten. Besteht ein derartiger Belag oder ein Einsatz beispielsweise aus Aluminium, so ist nachteilig, daß aufgrund der wesentlich höheren Elektronenaustrittsarbeii von Aluminium gegenüber Barium bei Aluminium nur eine geringe Erniedrigung des »Jchtbogenübergangs, und zwar gegenüber dem Elektrodengrundmaterial, erzielbar ist

Es ist eine Gasentladungsröhre der eingangs genannten Art aus der Funktechnischen Zeitschrift (FTZ), 1955, Heft 9, Seiten 490 bis 493. in der Verwendung als Glimmentladungsröhre bekannt, bei der für eine Erniedrigung der Elektronenaustrittsarbeit die Kathode mit einer Schicht die Barium enthält aktiviert ist Elektronenaktivierungsschichten mit Barium oder einem anderen Erdalkalimetall haben jedoch den Nachteil, daß sich ihre Austrittsarbeit nach einer Stoßstrombeanspruchung ändert Diese Änderungen erklären sich durch Verunreinigungen der Oberfläche der Schicht durch nichtzersetzte Bestandteile, die bei zu niedriger Ausheiztemperatur auf der Oberfläche verbleiben. Bei Stoßstrombeanspruchung kommt es im Kathodenfleck zu irreversiblen Änderungen der Austrittsarbeit die die Zündspannung der Ableiter stark beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter mit einer Elektrodenaktivierungsschicht anzugeben, deren Elektronenaustrittsarbeit auch nach Stoßstrombeanspruchung konstant bleibt. Zur Lösung der Aufgabe wird für eine Gasentladungsröhre mit einem gasdichten Gehäuse, vorzugsweise mit Edelgasfüllung, in dem Elektroden einander gegenüberstehen, von denen zumindest eine Elektrode auf ihrer Stirnseite eine Schicht mit einer Substanz hoher Elektronenemissionsfestigkeit aufweist, vorgeschlagen, daß die Schicht bei der Verwendung der Gasentladungsröhre als Gasentladungs-Überspannungsableiter als zusätzlichen Bestandteil Aluminium enthält, wobei sämtliche Bestandteile der Schicht als Legierung verbunden sind.

Vorteilhafterweise wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer derartigen Gasentladungsröhre für die Verwendung als Gasentladungs-Überspannungsableiter die Gasentladungsröhre bei ihrer Herstellung einer Erwärmung von angenähert 700 bis 900⁰C unterworfen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber jeder der Anordnungen des Standes der Technik besteht darin, daß Aluminium als zusätzlicher Bestandteil in einer Schicht mit einer Substanz hoher Elektronenemissionsfähigkeit die Barium enthält, bei der Verwendung als Überspannungsableiter stabilisierend auf die Elektronenaustrittsarbeit der Aktivierungsschicht wirkt, und daß deshalb die Austrittsarbeit und damit auch die Zündspannung nach Stoßstrombeanspruchungen wesentlich geringeren Schwankungen unterworfen sind.

Bei einem erfindungsgemäßen Gasentladungs-Überspannungsableiter ist die Elektronenaustrittsarbeit der kalten Bogenkathode nach Stoßstrombeanspruchungen merklich geringeren Schwankungen unterworfen, wenn die Schicht anteilig an Gewichtsprozent Barium zwischen 90 und 30% und Aluminium zwischen 10 und 70% enthält. Dabei zeigt die Elektronenaustrittsarbeit ein besonders stabiles Verhalten, wenn die Schicht anteilig an Gewichtsprozenten Barium 50% und

Aluminium 50% enthält.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend erläutert

Die Zeichnung zeigt einen Gasentladungs-Überspan- ί nungsableiter mit kegelstumpfförmigen Elektroden 2 und 3, die mit einander zugekehrten Auswölbungen in einen rohrförmigen Isolierkörper 1 gasdicht eingesetzt sind. Als Werkstoff für den Isolierkörper 1 dient vorzugsweise Glas oder Keramik, während die Elektro- m den 2 und 3 aus einer Ni-Fe- bzw, Ni-Fe-Co-Legierung bestehen. Die einander gegenüberliegenden Elektroden 2 und 3 weisen jeweils eine Schicht 4 aus einer Ba-Al-Legierung auf, die anteilig an Gewichtsprozenten Barium 50% und Aluminium 50% enthält Der Gasentladungs-Oberspannungsableiter ist bei seiner Herstellung einer Erwärmung von 700 bis 900° C unterworfen worden, um die Ba-AI-Legierung von allen Verunreinigungen zu befreien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

U Gasentladungsröhre mit einem gasdichten Gehäuse, vorzugsweise mit Edelgasfüllung, in dem Elektroden einander gegenüberstehen, von denen zumindest eine Elektrode auf ihrer Stirnseite eine Schicht mit einer Substanz hoher Elektronenemissionsfähigkeit aufweist, die Barium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht bei der Verwendung der Gasentladungsröhre als Gasentladungs-Überspannungsableiter als zusätzlichen Bestandteil Aluminium enthält, wobei sämtliche Bestandteile der Schicht als Legierung verbunden sind.
2. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht anteilig an Gewichtsprozenten Barium zwischen 90 und 30% und Aluminium zwischen 10 und 70% enthält.
3. Gaseoi'adungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht anteilig an Gewichtsprozenten Barium 50% und Aluminium 50% enthält
4. Verfahren zur Herstellung einer Gasentladungsröhre für die Verwendung als Gasentladungs-Oberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungsröhre bei ihrer Herstellung einer Erwärmung von angenähert 700 bis 900⁰C unterworfen wird.