DE381013C

DE381013C - Arrangement for regulating the current permeability and the critical discharge voltage of electrical discharge tubes with inert gas filling and automatic discharge

Info

Publication number: DE381013C
Application number: DEP40031D
Authority: DE
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Priority date: 1920-06-16
Filing date: 1920-06-16
Publication date: 1923-09-14

Description

(P 40031(P 40031

Bei elektrischen Entladungsröhren mit Edelgasfüllung und selbständiger Entladung sind Stromdurchlässigkeit, kritische Entladespannung, kathodische Flächendichte der Entladung, Schichtenzahl, Charakteristik und andere elektrische Größen in hohem Maße von der Reinheit des Edelgases, abhängig. Es ist bekannt geworden, durch das Vorhandensein geringer Mengen unedler Gase oder Dämpfe auf diese Größen in dem jeweilig günstigen Sinne einzuwirken. Die Stromdurchlässigkeit, die zur kathodischen Flächendichte der - Entladung in einer linearen Beziehung steht, wird durch die Anwesenheit derartiger Zusätze vergrößert, und man kann sich dem Minimum, auf welches sich die kritische Entladespannung unter sonst gleichen Verhältnissen herabdrücken läßt, durch richtige Bemessung dieser Zusätze nähern. Die nachstehende Erfindung gibt ein einfaches Mittel zur Regelung der Gaszusammensetzung in einer edelgasgefüllten Entladungsröhre und zur Regelung der Stromdurchlässigkeit derselben an.
Der Erfindung liegt die Wahrnehmung zugründe, daß es schwierig ist, in einer derartigen Röhre ,von vornherein denjenigen Zustand! id er Gaszusammensetzung zu erreichen, welcher für den Betrieb derselben der richtige ist. Entweder findet die Entgasung der häufig großflächigen Elektroden oder sonstiger Teile des¹ Gefäßes nur mangelhaft statt; dann können bei weiterem Betriebe aus den Elektroden Gase frei werden, welche in zu hoher Konzentration die Leitfähigkeit der Röhre beträchtlich verringern. Werden dagegen die Elektroden gut entgast, so besteht die Gefahr, daß bei mäßiger Stromdichte vollkommene Okklusion des Zusatzgases an den Elektroden stattfindet, und daß ein allzu reines Edelgas zurückbleibt. Dazu· kommen, die Änderungen des Vakuums bei sehr langem Betriebe durch die Wirkung der kathodischen oder der anodischen Metallverstäubung. Diese können ebenfalls dazu führen, daß das Edelgas schließlich von allen Beimengungen unedler Gase oder Dämpfe befreit wirdvIn the case of electrical discharge tubes filled with noble gas and independent discharge, current permeability, critical discharge voltage, cathodic surface density of the discharge, number of layers, characteristics and other electrical parameters are largely dependent on the purity of the noble gas. It has become known that the presence of small amounts of base gases or vapors can act on these variables in the respective favorable sense. The current permeability, which is linearly related to the cathodic surface density of the discharge, is increased by the presence of such additives, and the minimum to which the critical discharge voltage can be reduced under otherwise identical conditions can be approached by correctly dimensioning these additives . The following invention provides a simple means for regulating the gas composition in a noble gas-filled discharge tube and for regulating the current permeability of the same.
The invention is based on the perception that it is difficult to get that state from the start in such a tube! in order to achieve the gas composition which is the right one for the operation of the same. Either the degassing of the electrodes, which are often large in area, or other parts of the ¹ vessel takes place only inadequately; if the electrodes continue to operate, gases can then be released which, if the concentration is too high, reduce the conductivity of the tube considerably. If, on the other hand, the electrodes are well degassed, there is a risk that, with a moderate current density, complete occlusion of the additional gas will take place on the electrodes, and that an all too pure noble gas will remain. In addition, there are changes in the vacuum during very long operations due to the effect of cathodic or anodic metal atomization. These can also lead to the noble gas being finally freed from all admixtures of base gases or vapors

-Um diese Mangel .zu beseitigen, ist gemäß der Erfindung neben den beiden Hauptelektroden der Röhre (1 und 2 in der Abbildung) noch eine dritte Elektrode 3, eine sogenannte-To eliminate this deficiency, is according to of the invention next to the two main electrodes of the tube (1 and 2 in the figure) a third electrode 3, a so-called

Hilfselektrode vprgesehen, welche nicht dauernd benutzt wird, sondern nur für die nachstehend bezeichneten Zwecke dient. Diese Elektrode besteht aus Magnesium, z. B. in Drahtform, oder aus einem anderen Metall, welches dem Magnesium hinsichtlich der für den Zweck der Erfindung in Betracht kommenden Eigenschaften ähnlich ist. Derartige Metalle sind z. B. Aluminium, Kalzium und ίο andere Erdalkalimetalle, ferner alle genügend weichen oder porösen Metalle, wie Blei, Zinn, Thallium, Zer, Kadmium, ferner Kohlenstoff; sofern diese Stoffe in der technisch gegebenen Beschaffenheit nicht unmittelbar zur Erzielung der gleichen Wirkungen wie beim Magnesium verwendbar sind, können sie doch durch eine geeignete Vorbehandlung dahin gebracht werden. Diese Stoffe haben, wenn man sie als Elektrode, und zwar möglichst als Kathode, benutzt, die Eigenschaft, anfänglich eine merkliche Menge von Wasserstoff und anderen Gasen abzugeben. Ist die Abgabe beendet, so beginnt das Metall bei höherer Stromdichte zu zerstäuben. Der dabei entstehende Beschlag an der Wandung hat die Eigenschaft, die in dem Edelgas vorhandenen Beimengungen vollkommen zu binden. Bei weiterer, nach den Arbeitselektroden hin stattfindenden Verstäubung sinkt deren Kathodenfall beträchtlich, sofern das eigentliche Kathodenmetall in chemischer Hinsicht edler ist. Bekanntlich ist der Kathodenfall um so kleiner, je unedler sich das Metall verhält.Auxiliary electrode is provided, which is not used continuously, but only for the following serves the designated purposes. This electrode is made of magnesium, e.g. B. in wire form, or made of another metal, which is magnesium in terms of those which come into consideration for the purpose of the invention Properties is similar. Such metals are z. B. aluminum, calcium and ίο other alkaline earth metals, also all sufficient soft or porous metals such as lead, tin, thallium, cerium, cadmium, and also carbon; provided that these substances in the technically given condition are not directly used to achieve them the same effects can be used as with magnesium, they can still be achieved by a suitable pretreatment can be brought there. These substances have, if you consider them as Electrode, if possible as a cathode, has the property of being noticeable at first Discharge amount of hydrogen and other gases. Once the delivery is over, it begins to sputter the metal at a higher current density. The resulting fogging the wall has the property that the admixtures present in the noble gas completely to tie. In the event of further dusting that takes place after the working electrodes their cathode fall decreases considerably, provided the actual cathode metal is in chemical Respect is nobler. As is well known, the less noble the metal, the smaller the cathode drop behaves.

Auf dieser Eigenschaft des Magnesiums oder äquivalenter Metalle gründet sich die Erfindung. Tritt der Fall ein, daß sich der Inhalt der Röhre nach der Herstellung derselben oder nach kürzerer oder längerer Benutzung als zu rein, d. h. zu wenig unedle Gase oder Dämpfe als Beimengung zum Edelgas enthaltend, herausstellt, so wird eine kurze Einschaltung der noch unbenutzten Hilfselektrode 3 genügen, um so viel Wasserstoff zu entwickeln, daß der Gasinhalt wieder die richtige Zusammensetzung hat. Haben sich umgekehrt zuviel Beimengungen angesammelt, so wird man die Elektrode 3 einige Zeit mit hoher Stromdichte verstäuben lassen. Durch diese Verstäubung werden nicht nur die anfänglichen aus 3 entwickelten Gasen, sondern auch die in der Röhre enthalten gewesenen Beimengungen leicht bis zu dem gewünschten Grade gebunden.The invention is based on this property of magnesium or equivalent metals. If the case occurs that the contents of the tube after the manufacture of the same or after shorter or longer use than too pure, d. H. Not enough base gases or vapors as an admixture to the noble gas, it turns out that the still unused auxiliary electrode 3 suffice to develop so much hydrogen that the Gas content has the correct composition again. Conversely, there are too many admixtures accumulated, the electrode 3 will be allowed to sputter with a high current density for some time. Because of this dustiness become not only the initial gases evolved from 3, but also those in the tube Any admixtures contained are easily bound to the desired degree.

Es sind zwar bereits bei Röntgenröhren Hilfselektroden in Gebrauch, um das im Betriebe hart gewordene Vakuum durch Gasabgabe weicher zu machen. Derartige Elektroden wirken jedoch einseitig, während die Elektrode gemäß der Erfindung in zweierlei Weise mit ganz verschiedenem Erfolge benutzt werden kann. Ebenso sind Hilfselektroden bereits bei Vakuumleuchtröhren angewendet worden, um das Gas zu reinigen oder den Gasinhalt durch Gasabgabe zu ergänzen. Es handelt sich im letzteren Falle j edoch immer um eine Entwicklung desjenigen Gases, das bereits als Füllgas selber dient. Auch kann die gleiche Elektrode niemals, wie bei der Erfindung, zur Erzeugung zweier verschiedener Wirkungen nach Belieben dienen. Im Gegensatz hierzu hat die Hilfselektrode, die Gegenstand der Erfindung ist. eine doppelte Wirkung, nämlich einmal auf Grund ihrer Aufspeicherungsfähigkeit für Wasserstoff oder andere Gase das\^rakuum verschlechtern, sodann auf Grund der reinigenden Wirkung ihrer Zerstäubungsprodukte auf den Gasinhalt der Entladungsröhre das \^akuum verbessern zu können. Die Anwendung dieser beiden Eigenschaften gestattet es, den Gehalt der in der Edelgasröhre zur Erzielung gewisser, vorstehend beschriebener Wirkungen erforderlichen Beimengungen zu regeln, indem die gleiche Elektrode nach Belieben in dem einen oder anderen Sinne wirkt, je nach der Stärke ihrer Belastung.It is true that auxiliary electrodes are already in use in X-ray tubes to soften the vacuum that has become hard in the factory by releasing gas. Such electrodes, however, act on one side, while the electrode according to the invention can be used in two ways with very different results. Auxiliary electrodes have also already been used in vacuum fluorescent tubes to clean the gas or to supplement the gas content by releasing gas. In the latter case, however, it is always a question of the development of the gas that is already used as the filling gas itself. Also, as in the invention, the same electrode can never serve to produce two different effects at will. In contrast, the auxiliary electrode which is the subject of the invention has. a dual action, namely their Aufspeicherungsfähigkeit hydrogen or other gases that to improve the \ ^ acuum once due \ ^r acuum deteriorate, then due to the cleansing effect of their Zerstäubungsprodukte on the gas content of the discharge tube. The use of these two properties makes it possible to regulate the content of the admixtures required in the noble gas tube to achieve certain effects described above, with the same electrode acting at will in one sense or the other, depending on the strength of its load.

Zur Bindung eines Überschusses von Gaszusätzen zum Edelgas kann auch so verfahren werden, daß die Hilfselektrode 3 genügend großflächig ausgebildet Avird. Derartig hergerichtete Elektroden haben die Eigenschaft, mit geringer Stromdichte belastet größere Mengen unedler Gase oder Dämpfe unter dem Einfluß der Entladung in sich aufzunehmen. Auch dadurch kann der Zweck, einen Überschuß der in der Rede stehenden Gase zu beseitigen, vollkommen erreicht werden. Es empfiehlt sich in diesem Falle, bei der Herstellung der Röhre auf der Pumpe die großflächig ausgebildete Hilfselektrode so weit zu entgasen, daß sie nicht mehr mit Wasserstoff unter den obwaltenden Verhältnissen gesättigt ist. i°oThis can also be used to bind an excess of gas additives to the noble gas that the auxiliary electrode 3 is formed over a sufficiently large area. So prepared Electrodes have the property of being loaded with a low current density in larger quantities to absorb base gases or vapors under the influence of the discharge. Also because of that the purpose of eliminating an excess of the gases in question can be perfect can be achieved. In this case, it is recommended when making the tube on the pump to degas the large-area auxiliary electrode so far that it is no longer saturated with hydrogen under the prevailing conditions. i ° o

Claims

Patent claim:

Arrangement for regulating the current permeability and the critical discharge voltage electrical discharge tubes with inert gas filling and independent discharge, characterized in that, that an auxiliary electrode is provided which, when exposed to discharge current, initially ignores base gases or vapors able to give off, but if switched on for a longer period either by dusting with a high current density or through occlusion with a lower current density Able to bind excess admixtures of base gases or vapors.

For this purpose ι sheet of drawings.