-
Die Erfindung betrifft eine Enladungsröhre entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, welche hauptsächlich für
verschiedene Analysen oder quantitative Messungen verwendet wird.
-
Ein Beispiel für eine Entladungsröhre dieser Art ist eine
Deuteriumlampe, wie sie in den Figuren 2(a) bis 2(c) gezeigt
ist. Die Lampe weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten
Anschluß 1, 2, 3 und 4 an Trägerelektroden auf. Diese
Anschlüsse sind in einer Linie in vorbestimmten Intervallen in
einem verhältnismäßig flachen, gequetschten Fuß 5 aus Glas
vorgesehen. Der vierte Anschluß 4 trägt direkt eine
Schirmelektrode 6. Der dritte Anschluß 3 trägt eine Anode 7. Der zweite
Anschluß hält die negative Seite (-) einer Kathode 9 über eine
Keramikröhre 8, während der erste Anschluß 1 die positive Seite
(+) der Kathode 9 hält. Die Schirmelektrode 6 weist ein
Elektronenkonvergenzteil 11 auf, welches eine schmale Öffnung
enthält, die der Anode 7 gegenüberliegt. Die Keramikröhren 8 und
10 sind an der Schirmelektrode 6 mit Bändern 12 starr
befestigt. Die Keramikröhre 10 ist mit dem ersten Anschluß 1
verbunden. In der Fig. 2 bezeichnet die Referenzzahl 13 eine
abgedichtete Hülle aus Glas.
-
Diese Elektrodenhalterungsanschlüsse 1 bis 4 haben für
gewöhnlich einen Durchmesser (d) im Bereich von:
-
0,8 < d < 1,2 mm.
-
In diesem Fall ist es notwendig, daß der Abstand Lg zwischen
der Verbindung des vierten Anschlusses 4 und der
Schirmelektrode 6 und dem äußeren Ende des gequetschten Fußes 5 größer
als 12 mm ist, der minimale Abstand La zwischen dem
Elektronenkonvergenzteil 11 und dem äußeren Ende des Fußes größer als 24
mm, und der Abstand Lk, der entlang dem Anschluß von dem
Elektronenemissionszentrum der Kathode 12 zu dem äußeren Ende
des Fußes 5 gekrümt ist, größer als 28 mm ist; andererseits
würde in der angeschalteten Lampe erzeugte Wärme (wie z.B.
Wärme, die durch den Anprall von Wasserstoffionen an der heißen
Kathodenoberflächen erzeugt wird; Wärme, die in der Oberfläche
des Elektronenkonvergenzteils 11 durch die Emission von Licht
an dem Elektronenkonvergenzteil 11 erzeugt wird, und Wärme, die
erzeugt wird, wenn Elektronen auf die Anode 7 auftreffen)
thermisch ungünstige Effekte auf dem Glassystem der Lampe
verursachen. In dem gequetschten Fuß 5 sind das Glas und das
Metallmaterial (der Elektrodenhalteanschlüsse) miteinander
verschmolzen und unterscheiden sich voneinander im thermischen
Ausdehnungskoeffizienten. Daher können, z.B. bei einer
Lampeneingangsleistung von 30 W, wenn die oben beschriebenen Bedingungen
Lg > 12 mm, La > 24 mm und Lk > 28 nicht erfüllt sind, Brüche
in dem Glasfuß 5 auftreten.
-
Ein anderes Beispiel einer Entladungsröhre von der Art, die dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, ist aus der US-A-3 956
655 bekannt. Diese Gasentladungsröhre wird zum Erzeugen von
Ultraviolettstrahlung verwendet und ist bei niedrigem Druck mit
Wasserstoff oder Deuterium gefüllt. In dieser Röhre wird die
Kathode durch zwei Halteanschlüsse gehalten.
-
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, die Wärmebeständigkeit
einer Entladungsröhre von der dem Oberbegriff des Anspruchs 1
entsprechenden Art zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durchdringen
wenigstens acht Elektrodenhalteanschlüsse den Knopffuß in einer
solchen Weise, daß die Anschlüsse in vorbestimmten Intervallen
auf einem Kreis koaxial zu dem Knopffuß angeordnet sind, und
daß von diesem wenigstens acht Elektrodenhalteanschlüssen
wenigstens drei die Kathode halten, wenigstens drei die
Schirmelektrode halten und wenigstens zwei die Anode halten. Eine
solche Ausführungsform ist in bezug auf die
Vibrationsbeständigkeit der Elektroden und die Positionsgenauigkeit des
Lichtemissionspunktes verbessert.
-
Die Figuren 1(a) bis 1(c) geben eine Draufsicht, Vorderansicht
und Seitenansicht von einem ersten Ausführungsbeispiel einer
Entladungsröhre nach dieser Erfindung wieder;
-
die Figuren 2(a) bis 2(c) zeigen eine Draufsicht, eine
Vorderansicht und eine Seitenansicht einer herkömmlichen
Entladungsröhre; und
-
die Figuren 3(a) bis 3(c) geben eine Draufsicht, eine
Vorderansicht bzw. Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Entladungsröhre gemäß der vorliegenden Erfindung wieder.
-
Ein erstes Ausführungsbeispiel für diese Erfindung wird unter
Bezugnahme auf die Figuren 1(a) bis 1(c) beschrieben.
-
In den Figuren 1(a) bis 1(c) bezeichnet die Bezugszahl 20 einen
scheibenförmigen Knopffuß aus Hartglas; und 21 eine
abgedichtete Hülle aus transparentem Glas.
-
Der Knopffuß 20 weist eine Vielzahl von verhältnismäßig dicken
Durchfübrungen 22 (acht Durchführungen in diesem
Ausführungsbeispiel) auf, die in vorbestimmten Intervallen auf einem Kreis
koaxial zu der Basis des Knopffußes 20 angeordnet sind. Die
Durchführungen 22 sind vertikal von acht
Elektrodenhalteanschlüssen 31 bis 38 durchduungen. Diese Anschlüsse 31 bis 38,
die, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist, entgegengesetzt dem
Uhrzeigersinn angeordnet sind, werden als erste bis achte
Anschlüsse bezeichnet. Ferner bezeichnet in Fig. 1 die
Referenzzahl 23 eine aus Nickel oder Eisen oder einer Legierung daraus
hergestellte Schirmelektrode; 24 eine aus Molybden, Wolfram,
Tantal, Titan oder einer Legierung daraus hergestellte
Elektrode, wobei die Elektrode 24 ein Elektronenkonvergenzteil 25
aufweist, welches durch eine schmale Öffnung gebildet ist, und
die Referenzzahl 26 bezeichnet ein Lichtdurchgangsfenster.
Halterung der Schirmelektrode 23
-
Der dritte Anschluß 33 und der siebente Anschluß 37 halten
beide Enden der Schirmelektrode 23, welche (in der
Y-Achsenrichtung) auf beiden Seiten des Elektronenkonvergenzteils 25
vorhanden sind, und der fünfte An- schluß 35 hält ein Ende der
Schirmelektrode 23 in der X-Achsenrichtung. Der erste Anschluß
kann dazu verwendet werden, die Schirmelektrode 23 zu halten,
wenn er nicht für andere Zwecke verwendet wird. Auf jeden Fall
wird die Schirmelektrode 23 durch wenigstens drei Anschlüsse
(33, 35 und 37) gehaltert. Herkömmlich hält, wie in Fig. 2
gezeigt ist, nur ein Anschluß 4 die Schirmelektrode 4 direkt, und
die anderen halten diese über die Keramikröhren 8 und 10. Und
zwischen den Anschlüssen und den Keramikröhren existiert ein
Zwischenraum. Daher ist die herkömmliche Entladungsröhre in der
Vibrationsfestigkeit gering. Andererseits ist die
Vibrationsfestigkeit der Entladungsröhre nach der Erfindung, wie aus der
vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, ausreichend hoch.
Halterung der Anode 27
-
Der vierte Anschluß 34 und der sechste Anschluß 36 tragen beide
Enden der Anode 27, welche eine von den wärmeerzeugenden
Quellen ist. Da die Anode durch wenigstens zwei Anschlüsse gehalten
wird, den vierten und sechsten Anschluß 34 und 36, wird eine
Wärmebelastung auf diese beiden Anschlüsse verteilt. Daher
wird, wenn gilt 0,8 < d < 1,2 mm, das Brechen des Knopffußes 20
in dem Bereich von La > 15 mm verhindert.
Halterung der Kathode 28
-
Die Kathode 28 ist auch eine von den wärmeerzeugenden Quellen.
Die Kathode 28 wird als "Heiß-Kathode" bezeichnet, welche eine
vorbestimmte Wärmemenge zur Emission von Elektronen benötigt.
Wenn die Wärmestrahlungseffizienz zu hoch ist, tritt daher eine
Verringerung der Wärmemenge auf, in deren Ergebnis die Kathode
unstabil arbeitet. Bislang wird eine große Wärmemenge auf den
Elektrodenhalteanschluß übertragen, so daß der Fuß oft bricht.
Wie oben beschrieben wurde, mußte bislang bei 0,8 < d < 1,2 mm
die Relation Lk > 28 mm erfüllt werden. Andererseits sind in
dem Ausführungsbeispiel für die Erfindung der erste und zweite
Anschluß 31 bzw. 32 mit einem Brückenstift 39 verbunden,
welcher im Durchmesser größer als diese (31 und 32) ist und zum
Verteilen der thermischen Belastung dient. Die Kathode 28 wird
zusätzlich durch den achten Anschlußstift 38 gehaltert. Da die
Kathode 28 durch diese drei Stifte gehalten wird, wird das
Brechen des Knopffußes 20 in dem Bereich von Lk > 18 mm
verhindert.
-
Ein zweites Ausfühuungsbeispiel der Erfindung ist in den
Figuren 3(a) bis 3(c) gezeigt, wo die Kathode 28 unterhalb des
Elektronenkonvergenzteils 25 angeordnet ist. In dieser Figur
sind die Teile, die den Teilen in Fig. 1 entsprechen, mit
denselben Bezugszahlen bezeichnet und Erklärungen dieser Teile
sind hier weggelassen.
-
Die vorliegende Erfindung bietet die folgenden Vorteile:
-
(1) Die Wärmeabstrahlung über die Elektrodenhalteanschlüsse ist
merklich verbessert, was eine Miniaturisierung der Lampe
ermöglicht.
-
Zum Beispiel ist der Grenzwert der Röhrenwandbelastung ((Menge
der Eingangswärmeleistung W in Watt) / (äußerer
Oberflächenbereich S in cm² der Lampe)) der in Fig. 1 gezeigten Lampe
verbessert, wie in der folgenden Tabelle gezeigt wird, wenn ein
Vergleich mit den entsprechenden Werten der in Fig. 2 gezeigten
herkömmlichen Lampe erfolgt. Dies ermöglicht die
Miniaturisierung der Lampe.
W-Grenze (Watt)
W/S (Watt/cm²)
Stand der Techik
(Fig. 2)
Erfindung
(Fig. 1)
-
Der Grenzwert der Eingangwärmemenge W ist definiert als ein
Wert, bei welchem die Rate der auftretenden Fußbrüche nach
1.000 Betriebsstunden 30 % erreicht (der Knopffuß besteht aus
Hartglas, der Anschlußdurchmesser beträgt 1,0 ± 0,2 mm und die
Zahl der Anschlüsse beträgt acht). Wie oben beschrieben ist,
werden die acht Anschlüsse wie folgt verwendet: drei für die
Schirmelektrode; zwei für die Anode und drei für die Kathode.
Und es ist erforderlich, daß gilt Lg > 7 mm, La > 15 mm, und Lk
> 18 mm.
-
(2) Die Elektroden sind erheblich in bezug auf die
Positionsgenauigkeit
verbessert. Bislang wird das Positionieren des
Lichtemissionspunktes bei dem Elektrodenherstellungsprozeß
durchgeführt. Da die Elektrodenhalteanschlußstifte in einer
Linie angeordnet sind, ist beim Schweißen der Schirmelektrode 6
kein Anschlußstift verfügbar, um das Elektronenkonvergenzteil
11 in den Richtungen der X-, Y- und Z-Achse zu haltern.
Entsprechend wird, nachdem die Elektrode mit dem vierten Anschluß
gehalten wird, das Elektronenkonvergenzteil 11 visuell in der
X-Achsenrichtung und dann in der Y-Achsenrichtung unter
Verwendung eines Mikroskops positioniert und korrigiert. Die Position
kann jedoch nicht in der Z-Achsenrichtung korrigiert werden.
Andererseits wird in der Entladungsröhre nach der Erfindung von
zwei Anschlußstiften Gebrauch gemacht, die symmetrisch in bezug
auf die Mitte des Knopffußes 20 angeordnet sind, und ein U-
förmiges Plattenteil, an welchem das Elektronenkonvergenzteil
25 im voraus befestigt worden ist, wird vorbereitet. Das
Plattenteil wird dann an den zwei Anschlußstiften angebracht, so
daß die Zentrierung in der X-Achsenrichtung erreicht wird.
Danach wird beim Schweißprozeß ein Mikroskop verwendet, um die
Positionierung in der Y-Achsenrichtung und in der
Z-Achsenrichtung einfacher als nach dem Stand der Technik zu erreichen.
-
Der Lichtemissionspunkt kann von der Mitte des Knopffußes 20
in der Y-Achsenrichtung durch Verschieben der Positionen der
Fußanschlüsse oder durch Verwenden einer ungeraden Anzahl von
Anschlüssen verschoben werden.