DE2416388A1

DE2416388A1 - Quecksilberkapsel, insbesondere fuer eine gasgefuellte anzeigetafel, und verfahren zur herstellung der quecksilberkapsel

Info

Publication number: DE2416388A1
Application number: DE2416388A
Authority: DE
Inventors: George John Przybylek
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1974-04-04
Publication date: 1974-11-14
Also published as: BE813692A; JPS5016475A; NL7405043A; US3895709A; GB1417357A; DE2440355A1; FR2227625A1

Description

NACHGEFiEI

CHTj

Patentanwälte

-ing. Wilhelm Reicliel
pl-tog. Woligang Beichel

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraße 13

P 24 16 388.0 29. Juli 1974

Burroughs Corporation ReLi/Gu-7787

Quecksilberkapsei, insbesondere für eine gasgefüllte Anzeigetafel, und Verfahren zur Herstellung der Quecksilberkapsel

Die Erfindung bezieht sich auf eine Quecksilberkapsel, insbesondere für eine gasgefüllte Anzeigetafel, und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Quecksilberkapsel.

Seit vielen Jahren werden bereits Sicht- oder Anzeigegeräte, beispielsweise "NIXIE" Rohren, benutzt, die in Verbindung mit ihrer' normalen inerten Gasfüllung von Quecksilberdampf Gebrauch machen, um die Kathodenzerstäubung gering wie möglich zu halten. Eine "NIXIE" Röhre enthält einen verhältnismäßig großen Röhrenkolben bzw. eine verhältnismäßig große Röhrenhülle, in der eine Gruppe von

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Glimmkathoden angeordnet ist, die die Form von Zeichen haben. Das Quecksilber wird im allgemeinen mit Hilfe einer Glaskapsel in das Anzeigegerät eingegeben, die innerhalb der Röhrenhülle angeordnet ist und eine Quecksilberkugel enthält. Zur Freigabe des Quecksilbers wird die Kapsel erhitzt. Dabei wird das Glas von dem sich ausdehnenden Quecksilber zerbrochen.

Vor kurzem ist es zu einer weitverbreiteten Benutzung von dünnen, flachen, gasgefüllten Sicht- oder Anzeigetafeln gekommen, die ebenfalls von einem inerten Gas und Ouecksil-?-- berdampf Gebrauch machen. Eine solche Anzeigetafel enthält im allgemeinen eine dünne flache Hülle mit einer Grundplatte und einer Frontplatte. Die Grundplatte trägt verschiedenartige Elektroden einschließlich Gruppen von Glühkathoden, und an der Frontplatte sind für die Kathodengruppen die zugeordneten Anoden angebracht. Die Grundplatte und die Frontplatte haben einen geringen Abstand voneinander und sind dicht miteinander verbunden. In Anbetracht der Konstruktion, des Gasvolumens und der Natur der Elektroden bestehen bei diesen Anzeigetafeln verhältnismäßig strenge Anforderungen an die Menge des zugeführten Quecksilbers. Glaskapseln haben nun den Nachteil, daß sie bei Anwendung einer preisgünstigen Massenproduktion nicht mit einer solchen Gleichförmigkeit hergestellt werden können, daß in ihnen stets eine selbe vorgegebene Quecksilbermenge vorhanden ist.

Weiterhin ist es infolge des begrenzten Raums in den Anzeigetafeln nicht möglich, die Glaskapsel innerhalb der Röhrenhülle anzuordnen. Sie wird daher im allgemeinen in einem Glasrohrgebilde untergebracht, das außen an der Grundplatte befestigt ist und mit dem Inneren der Anzeigetafel über ein Loch in der Grundplatte in Verbindung steht. Das Glasrohrgebilde kann nach Art eines RohrStutzens ausgebildet sein und wird benutzt, um zum einen die Anzeigetafel zu eva-

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kuieren und zum anderen die gewünschte Gasfüllung und den Quecksilberdampf in die Anzeigetafel einzuleiten. Obwohl diese Anordnung grundsätzlich brauchbar ist, bringt das Glasrohrgebilde höhere Herstellungskosten mit sich, und zwar insbesondere bei einer Massenproduktion mit einigen Millionen von Anzeigetafeln. Darüberhinaus erschwert das vorhandene Glasrohrgebilde die Herstellung und Verarbeitung der Anzeigetafeln. Hinzu kommt noch, daß das Rohrgebilde bei nicht schonender Behandlung sehr leicht zerbrochen werden kann.

Eine weitere Unzulänglichkeit der Anzeigetafeln mit dem beschriebenen Rohrgebilde besteht darin, daß nach dem Zerbrechen der Glaskapsel und nach dem Eintritt einer gewünschten Menge von Quecksilberdampf in die Anzeigetafel Quecksilberkügelchen in dem Rohrgebilde verbleiben. Dadurch kann es vorkommen, daß während der Handhabung der Anzeigetafel oder während ihres Transports diese Quecksilberkügelchen über das Loch in der Grundplatte in die Anzeigetafel eintreten. Diese Quecksilberkügelchen können in der Anzeigetafel die Ursache von verschiedenen Problemen sein. So können sie beispielsweise zwischen den dicht nebeneinander angeordneten Elektroden Kurzschlüsse bilden.

Um die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden, wird nach der Erfindung eine Quecksilberkapsel geschaffen, die einen Quecksilber enthaltenden Abschnitt, leicht geschlossene Abschnitte zu beiden Seiten des Quecksilber enthaltenden Abschnitts und hermetisch abgedichtete Endabschnitte enthält.

Insbesondere enthält eine nach der Erfindung ausgebildete Quecksilberkapsel ein mit einei* vorgegebenen Quecksilberaeng® gefülltes Metallrohr mit geschlossenen Enden, die jeweils einen hermetisch'abgedichteten Endabschnitt, der zu diesem Zweck &altgescte?®Ißt -wan. widerstandsgesshweißt sein.

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kann, und einen Zwischenabschnitt enthalten, der zusammengedrückt oder gesickt ist. Die Länge der beiden zusammengedrückten oder gesickten Zwischenabschnitte jeder Kapsel ist derart gewählt, daß sich das Quecksilber während der Herstellungs- oder Verarbeitungsvorgänge einer Vorrichtung, in der die Kapsel angebracht ist, ausdehnen und die leicht gesickten Zwischenabschnitte aufweiten kann, ohne dabei die hermetisch abgedichteten Endabschnitte der Kapsel zu zerstören.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Quecksilberkapsel,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Rohr, das zur Herstellung von Kapseln der in der Fig. 1 dargestellten Art dient,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das in der Fig. 2 dargestellte Rohr zu einem späteren Verarbeitungszeitpunkt zum Herstellen von Kapseln der in der Fig. gezeigten Art,

Fig. 4 eine Ansicht einer Anzeigetafel mit einer Quecksilberkapsel und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die in der Fig. 4 dargestellte Anzeigetafel mit einer Quecksilberkapsel.

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Eine aus Metall hergestellte Quecksilberkapsel 10 enthält eine zentrale Kammer 12, die mit Quecksilber 14 gefüllt ist. Zu beiden Seiten der zentralen Kammer weist die Kapsel verschlossene Abschnitte 16 auf, die aus leicht gesickten Abschnitten 50 mit daran angrenzenden hermetisch abgedichteten Enden 40 bestehen, so daß die Kapsel gasdicht ist.

Die Metallquecksilberkapsel 10 wird vorzugsweise aus einem Metallrohr 20 (Fig. 2) hergestellt, das aus Titan, Eisen oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen kann. Das Metallrohr 20 weist im allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt auf und hat einen Außendurchmesser von etwa 0,5 mm und einen Innendurchmesser von etwa 0,25 mm. Das Quecksilber wird über das eine Rohrende in das Metallrohr 20 eingegeben, und sobald das Rohr mit Quecksilber angefüllt ist, was man daran erkennt, daß das Quecksilber am entgegengesetzten Rohrende austritt, wird eines der beiden Rohrenden mit einer leichten Sicke versehen. Danach werden an passend beabstandeten Stellen des Rohres in der Rohrwand leicht gesickte Abschnitte 30 ausgebildet, um die einzelnen Kapseln (Fig. 3) zu bilden. Alle auf diese Weise ausgebildeten Kapseln sind mit einer gemessenen Quecksilbermenge vollständig angefüllt.

Im Anschluß daran werden die Mittelteile 31 der mit leichten Sicken versehenen Abschnitte 30 des Rohres 20 stark gesickt und deformiert, um eine Kaltschweißung zu bewirken. Der Kaltschweißvorgang wird mit einem solchen Druck ausgeführt, daß ein für eine nachfolgende Widerstandsschweißung optimaler Widerstand gebildet wird. Für den Fachmann stellt es kein Problem dar, die Höhe des Drucks derart zu bestimmen, daß die erforderliche Kaltschweißung erzielt wird und sich ein für die Widerstandsschweißung günstiger Widerstand einstellt.

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Als nächstes werden die kaitgeschweißten Abschnitte widerstandsgeschweißt, um hermetisch abgedichtete Abschnitte zu bilden, die beim Auseinanderbrechen des Rohres 20 die Enden 40 der einzelnen Kapseln 10 bilden. Es sei bemerkt, daß der Abschnitt 50 der Kapsel 10 zwischen dem widerstandsgeschweißten Ende 40 und der das Quecksilber enthaltenden zentralen Kammer 12 nur leicht gesickt, jedoch weder kaltgeschweißt noch widerstandsgeschweißt ist. Der Grund für diese Maßnahme wird noch angegeben.

Die Kapsel 10 wird vorzugsweise im Gehäuse einer bereits vorgeschlagenen Sicht- oder Anzeigetafel 68 verwendet. Der grundsätzliche Aufbau einer derartigen Anzeigetafel ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Die Tafel enthält eine isolierende Grundplatte 70, die mehrere Gruppen von Kathodenglimmelementen 80 und zugehörige elektrische Leitungen sowie andere zugehörige Bauteile (nicht gezeigt) trägt. Ferner enthält die Anzeigetafel eine isolierende Frontplatte 90, die in einem Abstand von der Grundplatte angeordnet, jedoch mit dieser dicht verbunden ist. Die Frontplatte 90 trägt auf ihrer inneren Oberfläche eine transparente leitende Anode 100 für jede Gruppe von Kathoden 80.

Ein bei dieser Art von Anzeigetafeln normalerweise benutztes, an der Grundplatte befestigtes Rohrgebilde 92 (gestrichelt eingezeichnet) zur Quecksilberzufuhr ist bei der Anzeigetafel 68 nicht erforderlich.

Bei einer bevorzugten Anordnung ist die Kapsel 10 an dem einen Ende der Anzeigetafel zwischen der Grundplatte 70 und der Frontplatte 90 angebracht, und zwar in einer engen wärmeaufnehmenden Beziehung zu dem Abdichtungsbereich zwischen der Grundplatte und der Frontplatte. Die Kapsel kann in irgendeiner geeigneten Weise an ihrem Platz gehalten werden. Bei der Herstellung der Anzeigetafel werden verhältnismäßig hohe Temperaturen benutzt, insbesondere bei der Ausbildung

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der hermetischen Dichtung zwischen der Grundplatte und der Frontplatte, die das Gehäuse der Anzeigetafel bilden. Während des Abdichtens verursacht die zugeführte Wärme, daß sich das Quecksilber in der Kapsel 10 ausdehnt. In Anbetracht des beschriebenen Kapselaufbaus kann das sich ausdehnende Quecksilber die leicht gesickten Abschnitte 50 auseinanderdrücken, sofern dies erforderlich ist. Bei dieser Ausdehnung des Quecksilbers werden die hermetisch dichtenden Enden 40 nicht beeinträchtigt. Zu einem gewünschten Zeitpunkt bei der Herstellung der Anzeigetafel wird mit einem Laserstrahl ein kleines Loch in die Kapsel 10 gebohrt, so daß aus der Kapsel Quecksilberdampf in die Gasatmosphäre der Anzeigetafel eintreten kann.

Wenn die Quecksilberkapsel zum Liefern des Quecksilbers für Anzeigetafeln dient, die für Rechengeräte verwendet werden, hat die Quecksilberkapsel vorzugsweise eine Gesamtlänge von etwa 10 mm, einen Quecksilber enthaltenden zentralen Abschnitt mit einer Länge von etwa 5 mm und daran angrenzende gesickte Abschnitte mit einer Länge von etwa 2,5 mm, wobei die hermetisch abgedichteten Enden eine Länge von etwa 1,25 mm haben. Diese Kapseln enthalten etwa 6 mg Quecksilber. Die herkömmlichen Glaskapseln sind etwa fünf bis sechsmal größer als die hier beschriebene Metallkapsel, und ihr Quecksilbergehalt ändert sich von etwa 3 bis 8 mg.

Ein unmittelbarer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das bei den üblichen Anzeigetafeln vorhandene Rohrgebilde, bei dem es sich beispielsweise um einen Rohrstutzen oder -ansatz handelt, entfällt, und dadurch die Anzeigetafel ausgeheizt, mit Gas gefüllt und in einem Ofen abgedichtet werden kann. Dadurch wird nicht nur das Herstellungsverfahren vereinfacht, sondern sowohl die Kosten für das fragliche Rohrgebilde als auch die Kosten für die Handhabung des Rohrgebildes eingespart. Ein weiterer Vorteil besteht

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darin, daß aus dem in die Metallquecksilberkapsel gebohrten kleinen Loch keine Quecksilberkügelchen austreten und in die Anzeigetafel gelangen können, in der sie normalerweise zu Schwierigkeiten Anlaß geben. Darüberhinaus ist
ein beachtlicher Vorteil -darin zu sehen, daß die nach der Erfindung hergestellten Kapseln stets dieselbe abgemessene Quecksilbermenge enthalten.

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Claims

Patentansprüche

1.) Quecksilberkapsel,

gekennzeichnet durch einen rohrförmigen Metallkörper mit einem Mittelabschnitt (12), der eine Menge einer daraus freizugebenden Substanz (14) enthält, deren Dampf gewonnen werden soll, mit geschlossenen Endabschnitten (40), die die Kapsel hermetisch abdichten, und mit zwischen den geschlossenen Endabschnitten und dem Mittelabschnitt befindlichen Zwischenabschnitten (50), die durch leichtes Zusammendrücken der das flüssige Quecksilber umgebenden Wand des rohrförmigen Körpers gebildet und derart ausgestaltet sind, daß sie sich bei erhöhtem Quecksilberdampfdruck aufweiten können, ohne dabei die hermetisch abgedichteten Endabschnitte (40) nachteilig zu beeinträchtigen.

2. Quecksilberkapsel,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallrohr mit einem im allgemeinen kreisrunden Querschnitt vorgesehen ist, das einen nicht deformierten Mittelabschnitt (12) und geschlossene Endabschnitte (16) aufweist, die den Mittelabschnitt an seinen beiden Enden abschließen, daß der Mittelabschnitt eine Menge einer verdampfbaren Substanz enthält, die aus der Kapsel in eine umgebende Atmosphäre freigegeben werden soll, und daß jeder der Endabschnitte (16) ein leicht geschlossenes Abschnittsstück (50), das sich an den Mittelabschnitt (12) anschließt, und ein fest geschlossenes, hermetisch abgedichtetes Abschnittsstück (40) aufweist, das sich an das leicht geschlossene Abschnittsstück anschließt und das abgeschlossene Ende der Kapsel bildet.

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3. Quecksilberkapsel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das leicht geschlossene Abschnittsstück (50) bei erhöhtem Dampfdruck der Substanz aufweitbar ist.

4. Verfahren zum Herstellen einer Quecksilberkapsel, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallrohr mit Quecksilber gefüllt wird, daß das eine Ende de3 gefüllten Rohres leicht zusammengedruckt wird, um dieses Rohrende zu schließen, daß danach das Rohr an Stellen, die in Längsrichtung des Rohres gleiche'Abstände voneinander haben, leicht zusammengedrückt wird, um mehrere Kapseln zu bilden, daß bei Jeder gebildeten Kapsel das Rohr an Stellen hermetisch abgedichtet wird, die die Kapselenden umfassen, und daß das Rohr in die einzelnen Kapseln zerbrochen wird.

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