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Elektrische Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhre aus Quarz, bei
der die Stromzuführungsdrähte unter Zwischenfügung eines oder mehrerer übergangsgläser
durch die Quarzwand geführt sind DieErfindung betrifft diebekanntenQuecksilberdampfentladungsröhren
aus Quarz, die beim Betrieb einen sehr hohen, beispielsweise weit über 2o Atm. liegenden
Quecksilberdampfdruck aufweisen. Bei einer derartigen, insbesondere zur Lichtaussxrahlung
dienenden Röhre kann der innere Durchmesser des Quarzrohres kleiner als 3,5 mm sein.
Außerdem kann die Röhre eine Menge Quecksilber °und eine Gasfüllung enthalten. Die
z. B. aus Wolfram bestehendenStromzuführungsdrähte der Elektroden sind unter Vermittlung
von einem oder mehreren Übergangsgläsern, die in bekannter Weise abgestufte, zwischen
den Ausdehnungskoeffizienten des Quarzes und des Wolframs liegende Ausdehnungskoeffizienten
haben, durch die Quarzwand der Röhre geführt. Bisher geschah dies in der Weise,
daß an das Ende des Quarzrohres eine etwa halbkugelförmige Kappe aus einem an Quarz
anschmelzbären Übergangsglas angeschmolzen wurde. Diese Kappe wurde mit einer Uf£nung
versehen, in die hinein der mit einer Glasschicht überzogene Strömzuführungsdraht
gesteckt und diese Glasschicht mit der Glaskappe verschmolzen wurde. Bei Verwendung
von Wolframdraht kann sowohl die auf den Draht aufgeschmolzene Glasschicht als auch
die an das Quarz angeschmolzene Kappe aus alkalifreiem Glase mit folgender Zusammensetzungbestehen
:88,3 0(o S i 03, 8;4 °/o B2 03, 29% A1203, c,4olo Ca0.
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Es ist jedoch auch möglich, für die Schicht und die Kappe Gläser mit
verschiedener Zusammensetzung und etwas voneinander abweichenden Ausdehnungskoeffizienten
zu benutzen.
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Die Erfindung befaßt sich mit Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhren
aus Quarz, insbesondere mit Röhren mit beim Betrieb 2o Atm. übersteigendem Quecksilberdampfdruck,
bei denen die Stromzuführungsdrähte unter Zwischenfügung eines oder mehrerer Übergangsgläser
durch die Quarzwand geführt sind und mindestens ein Teil des Übergangsglases innerhalb
des Quarzrohres an dieses angeschmolzen ist.
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Die Erfindung bezweckt, die mechanische Stärke dieser Röhren zu vergrößern,
wodurch die Lebensdauer gesteigert wird und auch der zulässige Quecksilberdampfdruck
höher gewählt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird die axiale Länge
der Einschmelzung des übergangsglase5 an die Innenwandung der Quarzröhre etwa 1,5-
bis 4mal größer als die Quarzröhrenwandstärke gemacht und das Übergangsglas entlang
der Röhreninnenwand nach der Röhrenmitte zu allmählich bis herab auf eine dünne
Ringschicht an seinem -Ende verjüngt. Es hat sich experimentell herausgestellt,
daß durch diese Anordnung des Zwischenglases innerhalb des Quarzrohres eine sehr
starke und dauerhafte Verbindung zwischen dem Stromzuführungsdraht und dem Quarzrohr
erzielt wird. Die Güte dieser Verbindung gestattet nicht nur die Anwendung sehr
großer Betriebsdampfdrucke bei wesentlich gesteigerter Lebensdauer der Röhre im
Vergleich zu den bisher- angewendeten Einschmelzungen, sondern es hat sich auch
bei der Herstellung der Einschmelzungen ein geringerer Ausschußprozentsatz ergeben,
was der Gleichmäßigkeit der Erzeugnisse zugute kommt. Die günstigen Eigenschaften
könnten wie folgt erklärt werden. Da das Übergangsglas einen größeren Ausdehnungskoeffizienten
hat als das Quarz, wird die Anschmelzfläche nach dem Verschmelzen infolge verschiedener
Schrumpfung des 0uarzes und des Glases auf Zug belastet. Zeigt nun das Einschmelzglas
an der der Röhrenmitte zugewendeten Seite in bekannter Weise eine derartige Wölbung,
daß zwischen der Quarzwand und dem Übergangsglas eine ringförmi#,e Rinne vorhanden
ist, so reißt die auf Zug belastete Arischmelzfläche leicht ein, und zwar um so
leichter, wenn der Druck innerhalb der Entladungsröhre hoch wird.
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Ist gemäß der Erfindung das übergangsglas entlang der Röhreninnenwand
nach der Röhrenmitte zu allmählich verjüngt, so reißt die Anschmelzfläche schwerer
ein, während der hohe Innendruck den verjüngten Rand des .Übergangsglases hoch gegen
die Quarzwand drückt und dadurch das Einreißen der Anschmelzung noch weiter erschwert.
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Vorzugsweise läßt man das Übergangsglas den Stromzuführungsdraht an
der Stelle, an der dieser aus dem Übergangsglas unmittelbar in das Röhreninnere
eintritt, als vorsprixigender Ringwulst umschließen. Es hat sich herausgestellt,
da$ durch diese zusätzliche Maßnahme die bereits angeführten Vorteile in noch höherem
Maße erzielt werden können.
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Ein geeignetes Verfahren um die beschriebene Verbindung herzustellen,
besteht in folgendem: In das eine Ende des Quarzrohres wird eine Menge des an das
Quarz anzuschmelzenden Übergangsglases, zweckmäßig durch Einsaugen, angebracht und
mit dem Quarz verschmolzen, wodurch im Ende des Quarzrohres ein Pfropfen aus Glas
gebildet wird. In diesen Glaspfropfen wird in derartiger Weise eine Öffnung geblasen,
daß der am Quarz haftende Pfropfen an der Innenseite einen allmählich dünner werdenden
Rand aufweist. In diese Öffnung wird dann' der mit einer Glasschicht überzogene
Stromzuführungsdraht hineingesteckt, worauf diese Glasschicht und der Glaspfropfen
miteinander verschmolzen werden.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Die Fig. i bis 4 erläutern die einzelner, Schritte des Verfahrens
zur Herstellung der Einschmelzung eines -S.tromzuführungsdrah< tes einer Quecksilberdampfentladungsröhre,
während Fig. 5 diese Röhre selbst darstellt.
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In Fig. i bedeutet i ein Ende eines Quarzrohres, aus dem die Entladungsröhre
hergestellt wird. Das Quarzrohr hat in diesem Falle einen Innendurchmesser von 2
mm und eine Wandstärke von 2 mm. In dieses Ende muß ein Wolframdraht eingeführt
werden, und zwar .unter Vermittlung eines Übergangsglases der oben angegebenen Zusammensetzung.
Hierzu wird das Quarzrohr i in eine geschmolzene Menge dieses Glases eingetaucht
und ein Pfropfen 2 dieses Glases in das Quarzrohr eingesaugt, wo: auf das Ende des
Quarzrohres derart erhitzt wird, daß eine Verschmelzung zwischen dem Quarzrohr und
dem Glaspfropfen stattfindet. Es wird dafür Sorge getragen, daß die Länge, über
die der Pfropfen in das Quarzrohr hineinragt, wesentlich größer ist als die Wandstärke
des Rohres. Die Länge wird wenigstens i,5ma1, vorzugsweise jedoch. mindestens 2mal,
z. B.. 3-oder 4mal so groß als die Wandstärke gewählt.
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Daraufhin wird in dem heißen Pfropfen mit Hilfe eines in der Richtung
des Pfeiles zugeführten Gasstromes, z. B. Luft, die in Fig. 2 ersiehiliche längliche
Öffnung 3 geblasen, und zwar derart, daß an der Innenseite des Pfropfens der Rand
4. gebildet wird, der oben ganz dünn ist und nach unten allmählich dicker wird.
In diese Öffnung wird dann der in Fig. 3 dargestellte Wolframdraht 5 eingeführt,
auf den eine Schicht 6 des Übergangsglases aufgebracht ist, das die erwähnte Zusammensetzung
oder eine solche Zusammensetzung .aufweist, daß der Ausdehnungskoeffizient etwas:
von dem des erwähnten Gage-ms abweirht. Hierauf werden die Glasschicht 6 und der
Pfropfen 2 miteinander verschmolzen. Dabei wird der Draht 5 mit der Schicht 6 so
weit in die Öffnung 3 gesteckt, daß nach dem Verschmelzen der Schicht mit dem Pfropfen
das Übergangsglas rund um den Draht in Form eines abgerundeten Hügelchens 7 vorspringt.
Die fertiggestellte Einschmelzung ist in Fig.4 dargestellt.
Die
insbesondere Beleuchtungs- oder Bestrahlungszwecken dienende Entladungsröhre nach
Fig. 5 zeigt an beiden Enden eine solche Einschmelzung und enthält in jedem Ende
eine Menge flüssigen Quecksilbers 8, aus dem der Wolframdraht ein wenig, z. B. i,mm,
hervorragt und eine Glühelektrode bildet. Das Ende des Wolframdrahtes kann in bekannter
Weise mit einem stark elektronenemittierenden Oxyd, r. B. Strontiumoxyd, bedeckt
sein., Die. Röhre enthält wie üblich auch Neon .unter einem Druck -bei Zimmertemperatur
von einigen Zentimetern. , Die Röhre wird mit einer derartigen Belastung getrieben,
daß der QuecksiIberdampfdruck einen sehr hohen Wert annimmt. Es können leicht Drücke
von 3oo Atm. und mehr zugelassen werden. Um die Belastung und damit die Intensität
und die Oberflächenhelligkeit der eingeschnürten Hochdruckentladung steigern zu
können, kann bekanntlich die Röhre künstlich gekühlt werden, z. B. mit Hilfe von
die Röhre umspülendem Wasser.