DE4401280C2 - Entladungsröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungsröhre mit einem Zylinder aus einem Isolierrohr, einem Paar Entladungselektroden, die an den gegenüberliegenden Enden des Zylinders angeordnet sind und einer Mehrzahl von Isolierbelagstreifen, die einen Gasionisationsbeschleuniger enthalten und an der Innenfläche des Zylinders derart angeordnet sind, daß sie Bereiche abdecken, die die Kathode und den Entladungsraum zwischen den Entladungselektroden umgeben, und daß sie relativ zu der Zentralachse des Zylinders im wesentlichen in gleichen Abständen angeordnet sind.

Im allgemeinen wird eine Entladungsröhre in eine Spannungsreglervorrichtung oder in einen Spaltschalter eingeführt, um die Entladungszündung eines Impulslasers oder dgl. genau zu regeln. Eine für diesen Zweck geeignete Entladungsröhre weist einen aus einem Isolierrohr ausgebildeten zylindrischen Behälter auf, welcher an seinen einander gegenüberliegenden Seiten mit einem Paar Entladungselektroden versehen ist und in welchem ein Edelgas dicht eingeschlossen ist.

Die derart ausgebildete Entladungsröhre neigt im allgemeinen dazu, daß die Entladungszündung, falls die Wiederholungsfrequenz der Entladung klein wird, verzögert wird und dabei die Entladungszündspannung erhöht wird. Es ist jedoch nicht erwünscht, daß die Entladungszündspannung entsprechend der Entladungsfrequenz variiert. Vielmehr sollte die Entladungszündspannung in der Entladungsröhre unabhängig von der Wiederholungsfrequenz der Entladung stabil sein.

Zur Lösung dieser Probleme wurde eine Entladungsröhre vorgeschlagen, das zum Beschleunigen des Beginns der Hauptentladung dadurch fähig ist, daß aus leitenden Schichten oder dgl. ausgebildete Triggerstreifen vorgesehen sind, die von den einander gegenüberliegenden Elektroden aus auf der Innenfläche des zylindrischen Behälters verlaufen, welcher ein Hauptkörper der Entladungsröhre ist. In der derart ausgebildeten Entladungsröhre werden jedoch die Triggerstreifen, falls die Entladung für eine lange Zeit wiederholt wird, verbraucht, wodurch die Triggerwirkung der Triggerstreifen nicht lange anhält. Hierzu kommt noch, daß das Auftreten einer abnormalen Kriechentladung, d. h. einer sog. inneren Kriechentladung, entlang der Innenfläche des zylindrischen Behälters wahrscheinlich ist.

Im Lichte der oben erwähnten Erscheinung wurde auch eine solche Entladungsröhre vorgeschlagen, die zum Beschleunigen einer Vorionisation des in dem Entladungsraum der Entladungsröhre dicht eingeschlossenen Gases fähig ist, wodurch eine Verzögerung der Entladungszündung auch dann verhindert wird, wenn die Wiederholungsfrequenz der Entladung besonders niedrig ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine kleine Menge von elektrisch leitender Substanz auf die Innenfläche des zylindrischen Behälters dispers aufgetragen wird (wie in dein Japanischen Gebrauchsmuster, Veröffentlichungsnr. 3- 68389 gezeigt) oder z. B., wie in Fig. 8A gezeigt, dadurch, daß eine einen Gasionisationsbeschleuniger, wie eine Silikatmischung aus Alkalimetall, enthaltende Isolierbelagssubstanz als Aktivierungsschicht auf die Innenfläche des Zylinders aufgetragen-wird.(wie in der Japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr.: 4-133244 oder der DE 41 31 806 A1 gezeigt). Jedoch kann sogar eine derart ausgebildete Entladungsröhre das Problem nicht einwandfrei lösen, daß das Auftreten der inneren Kriechentladung, trotz der Tatsache, daß die Entladungszündung der Entladungsröhre stabilisiert ist, proportional zu der Anzahl der Entladungen immer wahrscheinlicher wird.

Unter diesen Umständen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Tatsache erkannt, daß eine Entladungsröhre, wie aus Fig. 8B ersichtlich, bei dem eine Mehrzahl von einen Gasionisationsbeschleuniger enthaltenden Isolierbelagstreifen 3 an der Innenfläche eines zylindrischen Behälters 1 derart angeordnet ist, daß die Isolierbelagstreifen 3 die Kathode 4 und einen zwischen der Kathode 4 und der Anode 5 ausgebildeten Entladungsraum umgebende Bereiche im wesentlichen parallel zu der Zentralachse des zylindrischen Behälters 1 verlaufend abdecken, eine stabile Entladungszündcharakteristik unabhängig von der Wiederholungsfrequenz der Entladung oder von der Anzahl der Entladungen aufweist und außerdem das Auftreten einer inneren Kriechentladung verhindern kann. Diese Erkenntnis führte zu der DE 43 33 441 A1 seitens der Erfinder. Obwohl eine derart ausgebildete Entladungsröhre eine innere Kriechentladung besser als die herkömmlichen Entladungsröhren verhindern kann, verbleibt es jedoch als wesentliches Problem, die Länge und die Breite der Isolierbelagstreifen 3 jeder Elektrode auf einer konstant gleichen Größe zu halten, um eine stabilisierte Lebensdauer für jedes Gefäß zu erzielen.

Durch die Erfindung werden diese Probleme gelöst und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entladungsröhre zu schaffen, welche unabhängig von der Wiederholungsfrequenz der Entladung oder von der Anzahl der Entladungen eine stabile Entladungszündcharakteristik hat, auch ein Auftreten einer inneren Kriechentladung verhindern kann und eine konstante Lebensdauer aufweist.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Entladungsröhre der eingangs genannten Art erreicht, bei der die Isolierbelagstreifen in Nuten in der Innenfläche des Zylinders ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäße Entladungsröhre ist ferner derart ausgebildet, daß sie einen an dem kathodenseitigen Ende des Behälters ausgebildeten, sich nach innen erstreckenden Flanschteil und eine Mehrzahl von einen Gasionisationsbeschleuniger enthaltenden Isolierbelagstreifen aufweist, wobei diese an der Innenfläche des Behälters mit Ausnahme der Innenfläche des Flanschteiles angeordnet sind. Die derart ausgebildete Entladungsröhre weist eine bessere Wirkung auf.

Dabei enthalten die an der Innenfläche des Behälters angebrachten Isolierbelagstreifen einen Gasionisationsbeschleuniger, der aus einem Silikatpulver aus einem Alkalimetall und/oder einem Erdalkalimetall hergestellt ist.

Die erfindungsgemäße Entladungsröhre weist eine stabile Entladungszündcharakteristik unabhängig von der Wiederholungsfrequenz der Entladung auf und kann darüberhinaus eine innere Kriechentladung auch dann verhindern, wenn die Entladung für eine lange Zeit wiederholt wird. Dabei weist jede Entladungsröhre eine konstante Lebensdauer auf.

Die Erfindung wird aufgrund der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1A und 1B zeigen Querschnittsansichten, welche den Aufbau einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre A erläutern;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Entlädungsröhre B verwendeten Flanschteiles erläutert;

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre c verwendeten Behälters erläutert;

Fig. 4A und 4B zeigen Querschnittsansichten, welche den Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre D verwendeten Behälters erläutern;

Fig. 5A und 5B zeigen Querschnittsansichten, welche den Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre E verwendeten Behälters erläutern;

Fig. 6A und 6B zeigen Querschnittsansichten, welche den Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre F verwendeten Behälters erläutern;

Fig. 7A und 7B zeigen Querschnittsansichten, welche den Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre G verwendeten Behälters erläutern;

Fig. 8A zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine herkömmliche Entladungsröhre zeigt, die einen Gasionisationsbeschleuniger verwendet, und

Fig. 8B zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine technisch verbesserte, herkömmliche Entladungsröhre H zeigt, die mit der erfindungsgemäßen Entladungsröhre zu vergleichen ist.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung mit Hilfe der Zeichnung erläutert.

Fig. 1A und 1B zeigen eine Struktur der Entladungsröhre A gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Aus diesen Figuren ist ein zylindrischer Behälter 1 mit einer Vertikallänge von 17 mm (hiernach nur Zylinder oder Behälter genannt) ersichtlich, der aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Keramik ist, und eine zylindrische Außenfläche mit einem Durchmesser von 10 mm und eine gleichseitig sechseckige Innenfläche mit einer Diagonalen von 7,5 mm aufweist, wobei sich ein Flansch 1a mit einer Dicke von 1,5 mm an einem Ende des Behälters unter Ausbildung eines Loches mit einem Durchmesser von 3,5 mm erstreckt. In dem derart ausgebildeten zylindrischen Behälter ist eine Belagmischung, die eine Mischung aus Wasser und Silikatglaspulver von Bariumsoda ist, mit einer Breite von etwa 1 mm aufgetragen, wobei die Belagmischung sich über eine Länge von 5 mm von der Innenseite des Flansches 1a aus erstreckt und getrocknet ist, um sechs Isolierbelagstreifen 3 in den sechs, zueinander parallel verlaufenden, dreieckigen Nuten 1b zu bilden. Danach wird eine zylindrische Kathode 4 mit einem Außendurchmesser von 3 mm und einer Vertikallänge von 3 mm durch das von dem Flansch 1a ausgebildete Loch hindurch eingesetzt und eine zylindrische Anode 5 mit einem Außendurchmesser von 3 mm und einer Vertikallänge von 11 mm wird von dein anderen Ende des Behälters her eingesetzt und derart befestigt, daß die Elektroden einander gegenüberliegend mit einem gegenseitigen Abstand von 3 mm angeordnet sind, wonach Argon bei einem Druck von 9 bar injiziert wird und dort dicht eingeschlossen wird. Die Kathode 4 und der Flansch 1a bilden zwischeneinander einen Ringspalt konstanter Weite.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Entladungsröhre B nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der in dieser Figur gezeigte zylindrische, keramische Behälter 1 weist denselben Aufbau wie die Entladungsröhre A mit der Ausnahme auf, daß der Flansch 1a von dem einen Ende des Behälters 1 in Richtung zu der die Anode aufnehmenden Seite um 0,25 mm versetzt ist, und eine Belagmischung, welche eine Mischung aus einer Gemischsubstanz aus 5 Teilen Tonerde-Feinpulver und 1 Teil Ruß sowie aus Wasser mit einem Alkoholgehalt von 20% ist, aufgetragen und getrocknet ist, um die Belagstreifen 3 auszubilden. Ansonsten stimmen alle anderen Strukturelemente der Röhre B mit denen der Röhre A überein.

Aus Fig. 3 ist eine Entladungsröhre C nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich, bei welcher der zylindrische, keramische Behälter 1 denselben Aufbau wie die Entladungsröhre A mit der Ausnahme aufweist, daß die Innenfläche des Behälters 1 derart konisch ausgebildet ist, daß der Innendurchmesser des Behälters 1 an der Innenseite des Flansches 1a 6,5 mm und an dem anderen, offenen Ende 7,5 mm ist, wobei eine Spiralnut 1d derart ausgebildet ist, daß sie von einer von der Innenseite des Flansches 1a um 2 mm entfernt liegenden Stelle ausgehend über eine Windung verläuft und in einer Stelle endet, welche von der Innenseite des Flansches 1a in einem Abstand von 5 mm liegt. In der Nut ist ein Isolierbelagstreifen 3 angeordnet. Ansonsten stimmen alle anderen Strukturelemente mit denen der Entladungsröhre A überein.

Aus den Fig. 4A und 4B ist eine Entladungsröhre D nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich, bei der der zylindrische, keramische Behälter 1 denselben Aufbau wie die Entladungsröhre A mit der Ausnahme aufweist, daß die Innenfläche des Behälters 1 dieselbe Form wie die der Entladungsröhre C aufweist, wobei drei rechteckige Nuten 1b, welche jeweils eine Breite von 2 mm aufweisen, in der Innenfläche des Behälters derart ausgebildet sind, daß jede Nut sich von einer von der Innenfläche des Flansches 1a um 1 mm entfernt liegenden Stelle ausgehend entlang von Mantellinien der Innenfläche in Richtung zu dem anderen, offenen Ende hin erstreckt, und daß der Boden jeder Nut von der Zentralachse des Behälters in einem Abstand von 3,4 mm liegt und die Nuten miteinander einen Winkel von 120° einschließen, wobei in den Nuten die Isolierbelagstreifen 3 angeordnet sind. Ansonsten stimmen alle anderen Strukturelemente mit denen der Entladungsröhre A überein.

Aus den Fig. 5A und 5B ist eine Entladungsröhre E nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich, bei welcher der zylindrische, keramische Behälter 1 denselben Aufbau wie die Entladungsröhre A mit der Ausnahme aufweist, daß die Innenfläche des Behälters bis auf eine von der Innenfläche des Flansches 1a um 5 mm entfernt liegende Stelle hin zylindrisch ist und einen Durchmesser von 6,5 mm aufweist. In der Innenfläche dieses zylindrischen Abschnitts sind drei rechteckige Nuten 1b ausgebildet, welche von einer von der Innenfläche des Flansches 1a um 1 mm entfernt liegenden Stelle ausgehen. Jede Nut hat eine Breite von 2 mm und eine Tiefe von 0,5 mm und die Isolierbelagstreifen sind in diesen Nuten angeordnet, welche miteinander einen Winkel von 120° einschließen. Die Innenfläche des Behälters 1 weist einen weiteren zylindrischen Abschnitt mit einem Durchmesser von 7,5 mm auf, welcher Abschnitt von einer von der Innenseite des Flansches 1a um 5 mm entfernt liegenden Stelle ausgehend in Richtung zu dem offenen Ende des Behälters 1 verläuft. Ansonsten stimmen alle anderen Strukturelemente mit denen der Entladungsröhre A überein.

Aus den Fig. 6A und 6B ist eine Entladungsröhre F nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich, bei welcher der zylindrische, keramische Behälter 1 denselben Aufbau wie die Entladungsröhre A mit der Ausnahme aufweist, daß die Innenfläche des Behälters 1 bis zu einer von der Innenseite des Flansches 1a um 5 mm entfernt liegenden Stelle hin zylindrisch ist und daher denselben Aufbau wie nach der fünften Ausführungsform aufweist, und daß auch eine konische Fläche ausgebildet ist, welche von einer von der Innenseite des Flansches 1 um 5 mm entfernt liegenden Stelle ausgehend in Richtung zu dem offenen Ende hin verläuft, das einen Durchmesser von 7,5 mm aufweist. Drei rechteckige Nuten 1b mit einer Breite von 2 mm sind derart ausgebildet, daß jede Nut von einer von der Innenseite des Flansches 1a um 1 mm entfernt liegenden Stelle ausgehend in Richtung zu dem offenen Ende hin verläuft, und der Boden jeder Nut von der Zentralachse des Behälters 1 in einem Abstand von 3,4 mm liegt. Die Nuten schließen miteinander einen Winkel von 120° ein, und in den Nuten sind die Isolierbelagstreifen 3 angeordnet. Ansonsten stimmen alle anderen Strukturelemente mit denen der Entladungsröhre A überein.

Aus den Fig. 7A und 7B ist eine Entladungsröhre G nach einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich, bei welcher der zylindrische, keramische Behälter 1 denselben Aufbau wie die Entladungsröhre A mit der Ausnahme aufweist, daß, obwohl die Innenfläche des Behälters 1 bis auf etwa 5 mm von der Innenfläche des Flansches 1a eine gleichseitig sechseckige Form wie bei der Entladungsröhre A aufweist, die Innenfläche des Behälters 1 auch mit einem zylindrischen Abschnitt mit einem Durchmesser von 8 mm versehen ist, wobei dieser Abschnitt von dem gleichseitig sechseckigen Abschnitt ausgehend in Richtung zu dem offenen Ende hin verläuft, und die Isolierbelagstreifen in den Dreiecknuten angeordnet sind. Ansonsten stimmen alle anderen Strukturelemente mit denen der Entladungsröhre A überein.

Vergleich

Aus Fig. 8B ist der Aufbau einer bekannten Entladungsröhre H ersichtlich, die mit den erfindungsgemäßen Entladungsröhren zu vergleichen ist.

Wie aus dieser Figur ersichtlich, ist der zylindrische, keramische Behälter 1, der eine Vertikallänge von 17 mm, einen Außendurchmesser von 10 mm und einen Innendurchmesser von 7,5 mm hat, derart ausgebildet, daß ein Flansch 1b mit einer Breite von 1,5 mm und einer Länge von 22 mm an einem Ende des Behälters 1 nach innen vorstehend ausgebildet ist, wobei an der Innenfläche des Behälters 1 ebenfalls drei Isolierbelagstreifen 3 angeordnet sind, welche jeweils eine Breite von 2 mm aufweisen und von der Innenseite des Flansches 1a über eine Länge von 5 mm verlaufen, derart, daß sie miteinander einen Winkel von 120° einschließen. Ansonsten stimmt die Entladungsröhre H mit der Entladungsröhre A überein.

Versuch

In dem Versuch wurden jeweils 10 Entladungsröhren der oben beschriebenen Typen derart geprüft, daß die Anode geerdet wurde und eine negative Hochspannung mit einer Wiederholungsfrequenz von 0,2 Hz an die Kathode gelegt wurde, um eine Entladung hervorzurufen, währenddessen das Auftreten einer inneren Kriechentladung bei jedem Prüfling geprüft wurde. Das Ergebnis hinsichtlich der Entladungsröhren H war, daß die Lebensdauer dieser zehn Röhren, d. h. die Dauer, bis eine Niederspannungsentladung aufgrund der inneren Kriechentladung aufzutreten anfängt, zwischen 40.000.000 und 150.000.000 Entladungen variierte. Demgegenüber war das Ergebnis bei allen Röhren von A bis B Typen eine Anzahl von über 150 Mio Entladungen mit stabiler Entladungszündspannung, ohne daß eine innere Kriechentladung auftrat.

Die erfindungsgemäße Entladungsröhre zeigt, da sie mit einer Mehrzahl von einen Gasionisationsbeschleuniger enthaltenden Isolierbelagstreifen in den in der Innenfläche des Behälters ausgebildeten Nuten versehen ist, eine stabilisierte Entladungszündcharakteristik unabhängig von der Wiederholungsfrequenz der Entladung, und sie ist zum Verhindern einer inneren Kriechentladung auch dann fähig, wenn die Entladung für eine lange Zeit wiederholt wird, und ferner weist sie eine konstante Lebensdauer auf.

Claims (4)

1. Entladungsröhre mit einem Zylinder aus einem Isolierrohr, einem Paar Entladungselektroden, die an den gegenüberliegenden Enden des Zylinders angeordnet sind und einer Mehrzahl von Isolierbelagstreifen, die einen Gasionisationsbeschleuniger enthalten und an der Innenfläche des Zylinders derart angeordnet sind, daß sie Bereiche abdecken, die die Kathode und den Entladungsraum zwischen den Entladungselektroden umgeben, und daß sie relativ zu der Zentralachse des Zylinders im wesentlichen in gleichen Abständen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierbelagstreifen (3) in Nuten (1b) in der Innenfläche des Zylinders (1) ausgebildet sind.

2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) ferner einen Flanschteil (1a) an seiner Kathodenseite aufweist, der sich unter Ausbildung eines Loches, durch welches die Kathode (4) in den Innenraum des Zylinders (1) eingesetzt ist, radial nach innen erstreckt, wobei die Mehrzahl von Isolierbelagstreifen (3) an der Innenfläche des Flanschteiles (1a) nicht angeordnet ist.

3. Entladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Isolierbelagstreifen (3) derart angeordnet ist, daß sie von einer Stelle ausgehend, welche von dem Flanschteil (1a) um einen bestimmten Abstand entfernt liegt, in Richtung zu dem anderen Ende des Zylinders (1) hin verlaufen.

4. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasionisationsbeschleuniger aus einem Alkalimetall- und/ oder Erdalkalimetall-Silikatpulver besteht.