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Entladungsröhre mit einer Glühkathode, vorzugsweise Oxydkathode, und
einer Menge flüssigen Metalls Bei Entladungsröhren mit einer Glühkathode und einer
Menge flüssigen Metalls, also beispielsweise bei Gleichrichterröhren für Wechselstrom
oder bei Relaisröhren, muß man bestrebt sein, das Metall zur Erzielung der erforderlichen
Dampfentwicklung auf eine hinreichende Temperatur zu erhitzen; in einfacher Weise
läßt sich dieses -Ziel erreichen, wenn die Kathode in möglichst geringer Entfernung
von der Metallmenge angeordnet wird. Dies bedingt aber den Nachteil, daß das Metall,
vor allem Quecksilber, durch das von der Kathode verdampfende Material stark verunreinigt
wird. Falls beispielsweise eine mit Barium überzogene Glühkathode verwendet wird,
bildet das von der Kathode abdampfende Barium mit dem Metall, beispielsweise mit
dem Quecksilber, eine Legierung. Nach einer gewissen Dauer wird infolgedessen der
Dampfdruck bei der gegebenen Temperatur abfallen und einen niedrig - e ren
Wert annehmen, als dem reinen Metall entsprechen würde. Hierdurch ändern sich in
unerwünschter Weise die Eigenschaften der Entladungsröhre. Wenn man unter Berücksichtigung
dieses Nachteils dann dazu übergehen würde, die Kathode nicht so nahe an dem Metallvorrat
anzuordnen, so gibt man hierdurch einen anderen Vorteil gleichzeitig niit auf. Es
ist nämlich bekanntlich erwünscht, gerade in der Zone um die Glühkathode herum einen
möglichst hohen Dampfdruck herbeizuführen, da auf diese Weise ein Schutz der Kathode
gegen den Aufprall von schnellen Ionen ermöglicht wird. Wenn man also, wie gleichfalls
bereits bekannt, den Metallvorrat in einem von der Glühkathode weiter entfernten
Raum unterbringt und nicht dafür sorgt, daß der Quecksilberdampf in der Nähe der
Glühkathode einen entsprechendhohenDampfdruck hat, läßt sich dieser Schutz nicht
erreichen.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch behoben, daß die Glühkathode
innerhalb ,eines nach den Anoden zu offenen becherartigen Behälters untergebracht
ist, dessen Durchmesser geringer ist als derDurchmesser des die Glühkathode enthaltenden
Teils des Entladungsgefäßes, und der in seinem unteren Teil mit seitlichen, um seinen
Umfang verteilten Öffnungen versehen ist, die mit den Metallvorrat überdachenden
Führungswänden für den Dampf derart zusammenwirken, da.ß der unter Einwirkung der
glühenden Kathode gebildete Metalldampf durch die Behälteröffnungen gegen die Kathode
geblasen wird. Einerseits ist somit eine vollkommene Trennung zwischen der Kathode
und dem flüssigen Metall erfolgt, und andererseits wird der Vorteil beibehalten,
daß die Kathode sich unmittelbar im Metalldarnpfstrom, also in einem Raum mit verhältnismäßig
hoher Metalldampfdichte, befindet. Dieser Druck erhält sogar einen höheren Wert,
als es sonst im allgemeinen
möglich ist, da annähernd der gesamte
entwickelte Metalldampf in einem verhältnismäßig engen Raum unmittelbar um die.
Kathode herumfließt. Ein Dampfdruck von;: wenigstens ungefähr o, i mm kann auf diee'
Weise im.Kathodenbehälter sehr leicht erzi'eft werden. Der Entladungsröhre selbst
kanfri' eine große Kühlfläche gegeben werden, oder zwischen Kathoden- und Anodenraum
kann ein besonderer Kondensationsraum von größerem Durchmesser eingefügt werden,
der durch enge Arme mit dem erstgenannten Raum in Verbindung steht.
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Der Boden des Behälters, in dem die Kathode angeordnet ist, kann vorteilhaft
in den Metallvorrat eingetaucht werden, und es kann sogar der Behälter so weit in
das flüssige Metall gesenkt werden, daß sich die Kathode unterhalb der Oberfläche
des außerhalb des Behälters vorhandenen Metalls befindet.
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Die den Metallvorrat überdachende Führungswand kann als den Kathodenbehälter
enthaltender Zylinder ausgebildet und am unteren Ende in einer tassenförmigen Vertiefung
der Wand der Entladungsröhre angeordnet sein, die dann den Metallvorrat enthält.
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Zur Vermeidung baulicher Verwicklungen ist es vorteilhaft, die Zuführungsdrähte
für die Kathode an einem von der Kathode abgekehrten Ende in die Wand der Entladungsröhre
einzuschmelzen. Hierdurch erübrigt sich die isolierte Durchführung der Zuführungsdrähte
durch den Quecksilbervorrat und durch die Wände des Kathodenbehälters.
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Der Kathodenbehälter kann an den Zuführungsdrähten der Glühkathode
befestigt werden. Diese Zuführungsdrähte werden ziemlich lang ausfallen, aber um
trotzdem eine feste Anordnung zu erhalten, kann man die tassenförmige, den Quecksilbervorrat
enthaltende Vertiefung dazu benutzen, an der Unterseite des den Kathodenbehälter
umschließenden Zylinders Führungen anzuordnen, die an der Wand der tassenförmigen
Vertiefung anliegen. Hierdurch werden mögliche seitliche Bewegungen auf ein Minimum
beschränkt.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Fig. i ist ein schematischer Schnitt durch das untere Ende einer Entladungsröhre
mit einem darin angeordneten Kathodenbehälter.
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Fig. 2 zeigt eine vollständige Entladungsröhre, und zwar eine Gleichrichterröhre,
den unteren Teil im Schnitt, mit einer geänderten Ausführungsform des Kathodenbehälters.
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Fig. i dient zur Erläuterung des Erfindungsgedankens.
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Im unteren Ende der Entladungsröhre i befindet sich ein Quecksilbervorrat
2, oberhalb dessen eine Kathode 3 angeordnet ist. Die Kathode wird von einem Behälter
4. umschlossen, der auf der oberen Seite, die der nicht dargestellten Anode zugekehrt
ist, offen ist. '` n dem Behälter ist ein Ringmantel 5 festg@sch-uveißt, der die
Quecksilberoberfläche von dem Entladungsraum trennt, aber einige Öffnungen 6 besitzt,
durch welche das in der Eritladungsröhre kondensierende Quecksilber zu dem Quecksilbervorrat
:2 zurückfließen kann. Die Zuführungsdrähte 7 und 8 der Kathode 3 sind mittels der
Röhrchen 9 isoliert durch das Quecksilber und den Boden des Behälters .1 hindurchgeführt.
Unterhalb des ringförmigen Mantels 5 sind im Behälter q. Öffnungen 1o vorgesehen.
Das von der Oberfläche verdampfende Quecksilber kann nur durch diese Öffnungen io
entweichen, und der gesamte entwickelte Dampf wird somit in dem Raum um die Kathode
herum eingeführt, so daß dort ein verhältnismäßig hoher Dampfdruck entsteht, der
der Kathode, die sonst durch Verdampfung und durch Aufprallen von Ionen aus der
Entladung schneller verbraucht werden könnte, eine längere Erhaltung und Lebensdauer
sichert. Zwischen der Wand der Entladungsröhre i und dem Becher 4. verbleibt so
viel Raum, daß das in der Entladungsröhre kondensierte Quecksilber längs der Wände
der Röhre wieder nach dem Quecksilbervorrat zurückfließen kann.
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In Fig. 2 sind die der Fig. i entsprechenden Teile mit den gleichen
Bezugsziffern bezeichnet. Die Kathode 3 befindet sich hier in einem Behälter q.,
dessen Boden i i in das Quecksilber eingetaucht ist, so daß eine sehr starke Erhitzung
des Quecksilbers stattfinden muß. Die sich an den Kathodenbehälter anschließende
Führungswand 5 für den Dampf ist hier zylindrisch ausgebildet, während trotzdem
praktisch die ganze Oberfläche des Quecksilbervorrats 2 von dem Entladungsraum getrennt
ist, da der Zylinder in einer tassenförmigen Vertiefung i2 steht, die das Quecksilber
enthält. Der Behälter 4. ist an der oberen Seite mit einer Verlängerung
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ausgestattet, welche das Quecksilber noch weiter vor von der Kathode zerstäubendem
oder verdampfendem Material schützt und außerdem die Steigerung des Dampfdruckes
in der Nähe der Kathode fördert.
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Die Zuführungsdrähte 7 und 8 der Kathode sind von Steatitröhrchen
1q. umgeben und am gegenüberliegenden Ende 15 der Entladungsröhre eingeschmolzen.
Um die Zuführungsdrähte in der richtigen gegenseitigen Entfernung zu halten, ist
ein sich parallel zu ihnen erstreckender Metalldraht 16 zwischen den Zuführungsdrähten
angeordnet, der Metallquerstützen 17 trägt, welche die Steatitröhrchen 14 umschließen.
Der Körper, von dein
der Kathodenbehälter q. einen Teil bildet,
ist mittels der Stützdrähte 18 gleichfalls an den Steatitröhrchen 14. befestigt.
Seitliche Verstellungen der Kathode werden dadurch vermieden, daß der damit verbundene
Zylinder 5 in seiner Bewegung durch die Wände der tassenförmigen Vertiefung 12 begrenzt
ist.
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Zur richtigen Zentrierung dienen die Rollen i9, die drehbar auf Stützdrähtchen
angeordnet sind, die an dem unteren Ende des Zylinders 5 festgeschweißt sind.
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Der Draht 16 ist an die Verlängerung 13 des Kathodenbehälters 4. geschweißt,
so daß es möglich ist, bei Isolierung dieses Drahtes gegenüber den Katho@denzuführungsleitern
an diesen Behälter ein bestimmtes Potential anzulegen. Der Draht 16 ist nämlich
mit einem Zuführungsdraht 2o verbunden, der mittels einer Einschmelzung 21 durch
die Wand der Entladungsröhre i hindurchgeführt ist. Man kann z. B. ein Potential
anlegen. das höher als das Kathodenpotential ist und auf diese Weise den Behälter
als Zündelektrode zur Einleitung der Hauptentladung benutzen.
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Die Entladungsröhre i hat drei Arme, von denen in der Figur nur zwei
sichtbar sind. In jedem Arm ist eine Anode 22 angeordnet. Die Poldrähte dieser Anoden
sind von Steatitröhrchen 23 umgeben. Zum weiteren Schutz der Stelle, an welcher
der Zuführungsdraht und das Steatitröhrchen mit der Anode verbunden sind, ist das
hintere Ende jederAnode von einem aus Metallgaze bestehenden Zylinder 24 umgeben,
so daß die Wärme leicht ausgestrahlt werden kann und trotzdem der Zylinder 24. wie
ein Schirm gegen Rückentladungen wirkt.
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Sämtliche Metallteile in der Entladungsröhre, die mit Ouecksilber
in Berührung kommen können, bestehen zweckmäßig aus einem Material, das vom Ouecksilber
nicht angegriffen wird, z. B. Eisen oder Chromeisen. Statt dessen können auch Metallteile,
z. B. aus Kupfer oder Zink, Anwendung finden, die dann aber vorzugsweise mit einer
Schutzbekleidung, z. B. einer Chromschicht, ausgestattet werden.
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Als Einschmelzungen für die Anoden- und Kathodenzuführungsdrähte sind
Chromeisenscheiben verwendet, deren Ränder an das Glas der Entladungsröhre angeschmolzen
sind.