DE444983C - Einrichtung zur Erzeugung von Leuchteffekten in elektrischen Gasentladungsroehren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erzeugung von Leuchteffekten in elektrischen Gasentladungsröhren. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Leuchteffekten in elektrischen Gasentladungsröhren und besteht darin, daß in die positive, ein Linienspektrum aufweisende Säule der Gasentladung Partikelchen eines schwer schmelzbaren Metalles eingeführt werden. Durch das Vorhandensein der Metallpartikelchen in der Entladungsstrecke werden leuchtende Streifen und Wolken erzeugt, die ein kontinuierliches Spektrum aufweisen, und deren Intensität und Färbung lediglich von der Betriebstemperatur und Größe der Metallpartikelchen, nicht aber von der Art des verwendeten Metalles abhängig sind. Die Einführung in die bzw. Erzeugung der Metallpartikelchen in der Röhre geschieht vorzugsweise durch vorübergehende Zerstäubung einer Kathode der Entladungsröhre. In weiterer - Ausgestaltung dieses Verfahrens lassen sich die Leuchteffekte in ihrer Form und Intensität noch dadurch -beeinflussen, daß die Metallpartikelchen dem Einflusse vor. magnetischen Feldern unterworfen werden.
• Der Erfindungsgegenstand läßt sich auch als Oszillograph zur Beurteilung der Frequenz von Wechselströmen dadurch benutzen, daß man dem Betriebsgleichstrorn der Röhre den zu beurteilenden Wechselstrom überlagert. Die in Form von leuchtenden Streifen auftretenden Effekte nehmen dann eine Wellenform an, die zur Beurteilung des übergelagerten Wechselstromes dienen kann.
• In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens schematisch veranschaulicht.
• Die Einrichtung besteht aus der Entladungsröhre i, die in ihrem unteren Teil in ein Gefäß 5 übergeht. Im oberen Ende der Röhre i ist die plattenförmige Anode:2 und in dem Gefäß 5 die aus Draht bestehende bügelförmige Glühkathode 3 aus Wolfram, Tatital, Molybdin oder anderem geeigneten schwer schmelzbaren Metall eingeschmolzen. Zweckmäßig besitzt das Gefäß noch eine zweite Elektrode4, die als Aushilfskathode oder auch dazu benutzt werden kann, um>in an sich bekannter Weise die Entladung zwischen den Hauptelektroden2, und 3 einzuleiten oder um die die Leuchtwirkung erzeugenden Metallpartikelchen zu liefern. Die Glühkathode3 ist in üblicher Weise an Zuführungsdrähte 6, 7 angeschlossen, die zu einer geeigneten Stromquelle, etwa einer Batterie 9, führen. Dieser Stromkreis der Elektrode 3 ist mit einem in Reihe geschalteten Reglungswiderstand io und einem Schalter i i aus-,gestattet.
• Die Hauptleitungen 12, 13 der Entladungszn röhre sind an eine Gleichstromquelle angeschlossen und mit einem Reglungswiderstand 14 und einem Schalter 15 versehen.
• Soll die Einrichtung als Oszillograph verwendet werd:en, so wird in die Leitung 12, die Sekundärwicklung eines Transformators 16 eingeschaltet, wodurch dem Betriebsgleichstrom der zu beurteilende Wechselstrom überlagert wird.
• Zur Einleitung der Glimmentladung in der Röhre dient zweckmäßig eine Hochfrequenzleitung 3o, die von dem einen Stromzuführungsdrahte der Kathode 3 abgezweigt ist und die Entladungsröhre i in Form eines Ringes 31 umgibt.
• Möglichst nahe an die Entladungsröhre werden ein oder mehrere Magnete angesetzt, zwecks Beeinflussung der leuchtenden Metallpartikelchen. Im vorliegenden Fall sind für diesen Zweck zwei Elektromagnete 18, ig gewählt, die durch Leitungen :2o, 2,1 an eine Stromquelle (zweckmäßig Gleichstrom) angeschlossen sind. Die Magnete sind mit Unterbrechungsvorrichtui:#gen 22, 23 in Reihe geschaltet, um die Stärke der magnetischen Felder nach Belieben regeln zu können. So hat z. B. der den Magnet 18 beeinflussende Drehschalter 2-2- in der dargestellten Stellung den Magnetstromkreis über einen Widerstand 24 geschlossen. Bei Weiterdrehung des Schalters in Richtung der Uhrzeigerbewegung wird durch seinen Isolierteil:25 der Widerstand 24 abgeschaltet und durch seinen leitenden Teil der größere Widerstand :26 eina S "e chaltet. Bei weiterer Drehung des Drehschalters wird schließlich der größte Widerstand 27 eingeschaltet, so daß dann das Feld des Magneten iS erheblich geschwächt ist.
• Die Entladungsröhre i wird in üblicher Weise entlüftet, vom Wasserdampf befreit und in den Metallteilen gasfrei gemacht, worauf endlich die Füllung mit Gas, etwa mit einem Edelgas-, -wie Argon, oder mit einer Mischung von Edelgasen erfolgt; -letztere besitzen zweckmäßig einen Druck von 2- bis mni Ouecksilbersäule.
• Die Entladung in der Röhre i wird bei ge-ZD schlossenem Schalter 15 durch das Hochfrequenzf eld 3 1 eingeleitet. Die hierauf zwischen der Anode:2 und der Kathode 3 eintretende Gasentladung zeigt, wie bekannt, ein Linienspektrum. Die Farbe dieser Entladung ist von dem Gasinhalte der Röhre abhängig. Bei Verwendung von Argon wird, wie gleichfalls bekannt, eine purpurfarbene Entladung erzeugt.
• Wird bei einem Gleichstrom von :25o Volt für dieEntladungsröhre dieGlühlcathode3 mittels ihrer Heizbatterie 9 auf eine Temperatur von ungefähr 25ool C gebracht, so ist der Stromwert der Entladung von dem Reihenwiderstand 14 abhängig. Beträgt der Wider-2 stand ungefähr 2, -5 Ohm, so wird dieser Stromwert ungefähr i Ampere und der Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode ungefähr 25 Volt betragen, da der Rest der Spannung in der Hauptsache von dem Widerstand 14 aufgebraucht wird. Wenn nur gemäß der Erfindung sehr feine, schwer schmelzbare Metallteilchen in die Entladungsbahn eingef ührt werden, etwa durch vorübergehende Zerstäubung von Kathodenmaterial, so werden hellglänzende Lichteffekte erhalten. Die Zerstäubung der Kathode 3 erfolgt zweckmäßig auf elektrischem Wege, indem man den Kathodenstromkreis mittels des Schalters i i eine kurze Zeit unterbricht, wodurch die Temperatur der ICathode und somit der Strom durch Verminderung der Elektronenemission herabgesetzt wird. Der sch-wächere Strom bedingt einen geringeren Spannungsabfall im Widerstand 14, wodurch der Glükathode eine größere Spannung aufgedrückt wird. Der hierdurch vergrößerte Kathodenfall zwischen den Elektroden 2 und 3 verursacht ein vorübergehendes Zerstäuben der Kathode durch positives Ionenbombardernent. Die Anwesenheit des zerstäubten Metalles im Entladungswege verursacht zunächst das Auftreten von hellglänzenden Blitzen im unteren Teile der Röhre, die sich allmählich nach oben der Anode 2, nähern und somit dann eine hellglänzende, ver-wundene Lichtsäule bilden. je nach der Temperatur, die diese Metallpartikelchen zufolge der angelegten Spannung oder ihrer Größe annehmen, treten hellglänzende Lichtblitze von blauer, bläulichgrüner oder gelblichgrüner Farbe auf. Dieser neue Leuchteffekt, welcher durch das zerstäubte Kathodenmetalt erzeugt wird, hat ein kontinuierliches Spektrum infolge des Leuchtens bzw, Glühens der Metallpartikelchen, ist also von der Art des verwendeten Metalles gänzlich unabhängige Wenn der Heiz#tromkreis der Kathode 3 hierauf geschlossen wird und die Magnete 18 und ig nicht erregt werden, so hören die leuchtenden Blitze in der Röhre bald auf, und die Röhre arbeitet alsdann mit gewöhnlicher Glimmentladung, die ein Linienspektrum aufweist. Das magnetische Feld verursacht je- doch wahrscheinlich durch Inschwebehalten der Metallpartikelchen ein längeres Andauern der in Form von Streifen und leuchtenden Wolken in Erscheinung tretenden leuchtenden Wirkung. Die Dauer ist dabei naturgemäß von der Stärke des magnetischen Feldes abhängig.
• Man hat mitunter den Eindruck, als ob die leuchtenden Streifen mit kontinuierlichem Spektrum von der Oberfläche der leuchtenden Gasentladungssäule herrühren würden. Diese Oberfläche wird anscheinend durch das magnetische Feid von außen her nach innen gedrückt, als ob eine ausgesprochen zusammenziehend wirkende Oberflächenspannung vorhanden wäre. Die magnetische Beeinflussung der Oberflächenschicht äußert sich durch das Entstehen von langsam nach der Mitte der Säule wandernden Lichtpunkten, die, obwohl sie schätzungsweise kleiner als oj mm im Durchmesser -sind, dennoch 'leicht mit bloßem Auge wahrgenommen und verfolgt werden können. Da sich dieser Vorgang langsam von der Kathode aufwärts steigend über die ganze Entladungsbahn erstreckt, so wird der Eindruck leuchtender Streifen oder Wolken erweckt.
• Wie sich gezeigt hat, wird das Entstehen von nach der Mitte der Gasentladungssäule wandernden Lichtpunkten dann begünstigt -, wenn das Gasentladungsrohr i an einer oder mehreren Stellen ein Hindernis, etwa einen einwärts tretenden Stift 32, aufweist, da an diesem die sich nach oben in Richtung auf die Anode fortpflanzenden Lichtpunkte gewissermaßen zwangläufig nach einwärts gedrängt werden.
• Wird an die Primärwicklung des Transformators 16 ein Wechselstrom angelegt und somit dieser dem Gleichstrorne überlagert, so nehmen die Leuchtstreifen in der Entladungsstrecke eine Wellenform an, die zur Beurteilung der Wechselstromfrequenz benutzt werden kann.
• Die Erfindung ist nicht begrenzt auf die Einführung von Metallpartikelchen durch positives Ionenbombardement' einer Glühkathode, welche in der vorliegenden Ausführung der Vorrichtung eine der Hauptelektroden darstellt, es können z. B. auch feine Metallteilchen einfach vor dem Zuschmelzen der Entladungsröhre in diese eingeführt werden. Eine solche Einrichtung wird insbesondere rlen Vorteil einer langen Lebensdauer haben, (la das Elektrodenniaterial nur während einer kurzen Zeitspanne zerstäubt zu werden braucht. Der Leuchteffekt hält beispielsweise schon etwa 24 Stunden an, wenn der das Entstehen von Metallpartikelchen veranlassende Schalter ii nur während etwa einer Sekunde oder selbst sogar für ein noch geringeres Zeitmaß geöffnet wird. Die Zerstäubung kann mit ein und derselben Elektrode viele tausend Male wiederholt werden. Die Metallpartikelchen können auch von der unabhängigen E lektrode 4 ausgesandt werden, die dabei entweder als Kathode gegenüber der Elektrode 2, ,Aer auch der Elektrode 3 benutzt wird. Die Metallpartikelchen können auch mittels einer Elektrode die keinen Stromanschluß aufweist, erhalten werden, wenn zwischen der Elektrode 3 und der als Kathode geschalteten Elektrode 4 ein genügend hohes Potential angelegt wird. In diesem Falle kann die Elektrode 4 aus einem massiven Stück, etwa einer Scheibe oder einem Stab aus Wolfram oder anderem Metall bestehen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i.
2. Einrichtung zur Erzeugung von Leuchteffekten in elektrischen Gasentladungsröhren, gekennzeichnet durch in die positive, ein Linie * nspektrum aufweisende Säule der Gasentladung (etwa durch vorübergehende Zerstäubung der Kathode) eingeführte Partikelchen eines schwer schmelzbaren Metalles, die in Form von Streifen und Wolken leuchten und ein kontinuierliches Spektruni besitzen. 2,.
3. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch an das Leuchtrohr herangebrachte, in ihrer Intensität regelbare Elektromagnete (18, 19), welche die Leuchteffekte in ihrer Form und Intensität durch magnetische Einwirkung beeinflussen. 3. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Transformator (16), durch welchen dem Betriebsgleichstrorn ein Wechselstrom überlagert wird, so-daß die Leuchteffekte eine Wellenform erhalten, die zur Beurteilung (Messung) der Wechselstromfrequenz dienen kann.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (3) in einem besonderen Heizstromkreis (6, 10, 11, 9, 11, 7) liegt, durch dessen öffnen und Schließen eine geringe Zerstäubung p der Kathode erzielt und so Metallpartikelchen in die Entladungsstrecke gebracht werden.