DE4131806C2 - Entladungsröhre und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entladungsröhre der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der GB-PS 1 469 572 bekannten Entladungsröhre besteht die Aktivierungsschicht aus einem elektrisch leitenden oder halbleitenden Material, das auf der Innenwandfläche des Zylinders, jedoch nicht auf den Elektroden aufgebracht ist.

Eine ähnliche Entladungsröhre ist aus der GB-A-2 173 942 bekannt, bei der elektrisch leitende Streifen auf der Innenwandfläche des Zylinders so aufgebracht sind, daß sie jeweils mit einer der Elektroden kontaktieren, während sie gegenüber der jeweils anderen der Elektroden elektrisch isoliert sind. Außerdem sind die Elektroden an ihren Grundflächen und ihren der Innenmantelflächen des Zylinders benachbarten Mantelfläche mit einer elektrischen Isolierung versehen, die sich auch teilweise über die Entladungsflächen der Elektroden erstrecken kann. Mit Hilfe dieser Anordnung soll eine Zündverzögerung der Entladungsröhren verhindert werden.

Aus der GB-PS 803 890 ist eine weitere Entladungsröhre bekannt, bei der eine Beschichtung auf der Innenmantelfläche des Zylinders in Form einer schmalen Brücke vorgesehen ist. Diese Beschichtung besteht dabei aus einem Metall, wie Aluminium, Tantal, Titan oder Zirkon. Ein geeignetes Bindemittel, wie z. B. eine Natrium- oder Kalium-Silikatlösung bildet eine dünne isolierende Schicht auf der Oberfläche der Metallkörner mit Hilfe einer chemischen Reaktion. Wenn z. B. Aluminiumpulver und eine Kalium-Silikatlösung benutzt werden, ergibt sich eine Mischung aus fein verteiltem Aluminium, das nach dem Trocknen von einer Aluminiumoxidschicht bedeckt ist und in dem Kaliumsilikat eingebettet ist. Eine brückenartige Beschichtung aus einem solchen elektrisch leitenden und elektrisch isolierenden Material hat die Eigenschaft, daß die Spannungs- Strom-Kennlinie der Brücke nichtlinear ist. Tritt daher eine Entladungsspannung mit einer steilen Flanke auf, so findet eine große Zahl von sehr kleinen Entladungen zwischen den Metallkörnern statt, wodurch Elektronen und Ionen erzeugt werden, die zur Verminderung der Zündverzögerung erforderlich sind. Daraus ergibt sich aber, daß, ähnlich wie beim aus den Entgegenhaltungen 1 und 2 bekannten Stand der Technik das wesentliche Element dieser brückenartigen Beschichtung durch das elektrisch leitende Material gegeben ist, das die Rolle eines Triggerdrahtes in einem gewöhnlichen Entladungsgerät übernimmt, während das Natrium- oder Kaliumsilikat lediglich als ein Bindemittel benutzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entladungsröhre der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß sie eine flache Kennlinie für die Anfangsentladungsspannung über der Frequenz aufweist.

Bei einer Entladungsröhre der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Entladungsröhre zeichnet sich dadurch aus, daß die Aktivierungsschicht ausschließlich aus einem isolierenden Material gebildet ist, das eine Silikatverbindung eines Alkalimetalles umfaßt. Gerade mit Hilfe eines solchen elektrisch isolierenden Materials für die Aktivierungsschicht wird eine stabile Entladungs- bzw. Zündspannung über einem breiten Frequenzbereich erreicht, während der Stand der Technik eine Zündverzögerung durch Vorsehen einer Aktivierungsschicht aus einem elektrisch leitenden oder halbleitenden Material zu vermeiden sucht.

Eine solche Entladungsröhre kann in einfacher Weise durch Hinzufügen einer Silikatverbindung eines Alkalimetalls, die auf wenigstens einem Teil der Innenfläche des Zylinders und der Elektrodenfläche aufgebracht wird, die nicht die Entladungsoberfläche bildet, die dem eingeschlossenen Gas ausge­ setzt ist, hergestellt werden, wobei der Zylinder und die Elektroden mit einem Bondmittel zusammengesetzt werden und dann die Anordnung einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird, um das Gefäß (Zylinder) und die Elektroden miteinander zu ver­ binden (zu verschweißen).

Die Aktivierungsschicht weist eine Silikatverbindung eines Alkalimetalles auf, das sich über mindestens einen Teil der inneren Oberfläche erstreckt, die dem nach außen gedichteten Gas ausgesetzt ist, wobei diese Schicht beispielsweise eine Schicht aus einem Glaswerkstoff sein kann, der aus einem Silikat, einem Aluminiumsilikat oder einem Borsilikat herge­ stellt ist, die Oxide solcher Alkalimetalle wie Lithium, Natrium oder Kalium aufweisen. Die Aktivierungsschicht kann Erdalkalimetalle wie Barium, Strontium und Kalzium und an­ dere Oxide aufweisen.

Eine solche Aktivierungsschicht kann durch das folgende Ver­ fahren aufgebracht werden. Eine Schicht, die feines Pulver aus Silikatglas enthält, welches die obengenannten Alkalimetalle aufweist, wird auf die innere Fläche des Gefäßes aufge­ bracht, die dann getrocknet und einer Wärmebehandlung zur Sinterung unterzogen wird. Bevorzugt wird diese Wärmebehand­ lung durchgeführt, nachdem das Gefäß und die Elektroden mit einem Verbindungsmaterial (Bondmaterial) zusammengefügt sind, so daß die Sinterung der Aktivierungsschicht und das Verbinden des Zylinders und der Elektroden gleichzeitig während der gleichen Wärmebehandlung durchgeführt werden kann.

In einer solchen Entladungsröhre ist die Aktivierungs­ schicht, die auf der inneren Fläche, die nicht mit der Ent­ ladungsfläche identisch ist, die dem nach außen abgedichteten, eingeschlossenen Gas ausgesetzt ist, praktisch ein Isolator und hat demzufolge nur eine geringe Auswirkung auf die Ver­ teilung des elektrischen Feldes, das sich zwischen den Ent­ ladungselektroden ausbildet. Deshalb kann die Entladungs­ röhre gemäß der Erfindung nicht nur in der gleichen Art und Weise wie herkömmliche Entladungsröhren verwendet werden, sondern sie hat zusätzlich eine flache Kennlinie der An­ fangsentladungsspannung über der Frequenz, die über eine lange Periode stabil bleibt.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Entladungsröhre gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer herkömmlichen Entla­ dungsröhre mit einem Triggerdraht,

Fig. 3 zeigt eine Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Frequenz für die Entladungsröhre gemäß der Erfindung, und

Fig. 4 zeigt eine Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Frequenz für eine herkömmliche Entladungs­ röhre.

In herkömmlichen Entladungsröhren konvergiert, sofern die Impuls­ wiederholungsfrequenz (nachfolgend als Entladungsfrequenz oder einfach als Frequenz bezeichnet) hoch ist, die Anfangs­ entladungsspannung allgemein zu einem gewissen Wert, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn anderseits die Entladungs­ frequenz absinkt, tendiert die Anfangsentladungsspannung da­ zu, anzusteigen. Bei dieser Art der Entladungsröhren ist es nicht erwünscht, daß sich die Anfangsentladungsspannung ent­ sprechend der Entladungsfrequenz ändert. Es wird angestrebt, daß die Kennlinie der Eingangsentladungsspannung über der Frequenz möglichst flach ist.

Als Mittel, um diese Kennlinie der Frequenz zu verbessern, wurde bereits ein Triggerdraht T eingesetzt der als Über­ spannungsschutz dient, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Dies stellt allerdings einen Nachteil dar. Da der Triggerdraht T aus feinen Drähten ausgehend von beiden Elektroden zu dem mittleren Bereich in der Röhre unter Verwendung einer lei­ tenden Kohle enthaltenden Schicht geführt ist, können Span­ nungsüberschläge sehr leicht entlang der zylindrischen Wand in einer solchen Entladungsröhre auftreten, die als Entla­ dungsröhren für die Spannungsregelung und als Funkenunter­ brecherschalter eingesetzt werden, in denen Hochspannungs­ entladungen über viele Stunden wiederholt werden. Die Ent­ ladungsröhren werden daher leicht abgenutzt und der Trigger­ effekt hält nicht an.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Entladungsröhre. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein zylindrisches Gefäß bezeichnet, das aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispiels­ weise Keramik, gebildet ist. Mit den Bezugszeichen 2 und 3 sind Entladungselektroden bezeichnet, deren vorstehende Flächen nahezu flach mit abgerundeten Kanten ausgebildet sind und die mit dem zylindrischen Gefäß 1 über ein Glas- oder Metallot 4 verbunden sind. Mit dem Bezugszeichen 5 ist eine Aktivierungsschicht bezeichnet, die die inneren Wand­ flächen des zylindrischen Gefäßes 1 bedecken, das ein Silikat eines Alkalimetalles enthält.

Die Entladungsröhre wird gemäß dem nach­ folgenden Verfahren zusammengebaut. Die innere Fläche des zylindrischen Gefäßes 1 wird mit einer Schicht versehen, die eine Mixtur aus Wasser und Silikatglaspulver aus Barium, Barium-Soda enthält, und an­ schließend getrocknet. Die Entladungselektroden 2, 3 und das zylindrische Gefäß 1 werden mit einem Lot 4 an den zu ver­ bindenden Flächen beschichtet und so zusammengesetzt, daß der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden gleich einem vorgegebenen Wert ist. Dann wird diese Anord­ nung in ein Vakuum oder in eine Inertgasatmosphäre einge­ bracht, wo sie erwärmt wird, um das Lot 4 zu schmelzen und die Aktivierungsschicht 5 gleichzeitig zu sintern. Danach ist die Entladungsröhre A fertiggestellt. Eine Prüfung dieser Entladungsröhre A hat gezeigt, daß sie eine ideale flache Kennlinie für die Anfangsentladungsspannung über der Frequenz aufweist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Eine andere Entladungsröhre B wurde in der gleichen Art und Weise wie die vorstehende Ausführung hergestellt mit der Ausnahme, daß die Aktivierungsschicht aus einem Borsilikat­ glaspulver aus Soda (Natriumkarbonat) be­ stand.

Die Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Fre­ quenz der Entladungsröhre B ist annähernd die gleiche wie diejenige der Entladungsröhre A.

Eine dritte Entladungsröhre C wurde in der gleichen Art und Weise wie diejenige nach der ersten Ausführungsform herge­ stellt mit der Ausnahme, daß keine Aktivierungsschicht 5 vorhanden war.

Die Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Fre­ quenz dieser Entladungsröhre C ist in Fig. 4 gezeigt, bei der die Anfangsentladungsspannung mit dem Ansteigen der Entladungsintervalle (Impulspausen) stark ansteigt.

Eine vierte Entladungsröhre D wurde in der gleichen Art und Weise wie diejenige nach der ersten Ausführungsform herge­ stellt mit der Ausnahme, daß die Aktivierungsschicht 5 aus einem Aluminiumsilikatglaspulver aus Kalzium-Barium gebildet wurde.

Diese Entladungsröhre D zeigt eine Anfangsentladungsspannung über der Frequenz, die annähernd gleich derjenigen der drit­ ten Entladungsröhre C ist.

Eine fünfte Entladungsröhre E wurde in der gleichen Art und Weise wie diejenige nach der ersten Ausführungsform herge­ stellt mit der Ausnahme, daß die Aktivierungsschicht 5 aus einem Borsilikatglaspulver aus Barium hergestellt wurde.

Diese Entladungsröhre E hat die gleiche Anfangsentladungs­ spannung über der Frequenz wie diejenige der dritten Entla­ dungsröhre C.

Claims (4)

1. Entladungsröhre mit einem elektrisch isolierenden, abgedichteten und mit einem inerten Gas gefüllten Zylinder, einem Paar von Elektroden, die im Zylinder einander gegenüberliegen, und einer auf der inneren Wandfläche des Zy­ linders ausgebildeten Aktivierungsschicht, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aktivierungsschicht (5) ausschließlich aus einem isolierenden Material gebildet ist, das ein Silikat eines Alka­ limetalles umfaßt.

2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikat des Alkalimetalles ein Aluminiumsilikat oder ein Borsilikat aufweist, das Oxide aus Lithium, Natrium und Kalium umfaßt.

3. Entladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material außerdem ein alkalisches Erdalkalimetall, wie Barium, Strontium und Kalzium umfaßt.

4. Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Entladungsröhre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufbringen eines Silikats eines Alkalimetalles auf mindestens einem Teil der Innenfläche des Zylinders und der Elektrodenoberfläche, die nicht zur Entladungsfläche gehört, das dem inerten Gas ausgesetzt ist;
Zusammenbauen des Zylinders und der Elektrode unter Verwendung eines Bondmittels, und
Wärmebehandeln der Anordnung zum festen Verbinden des Zylinders und der Elektroden miteinander.