-
Verfahren und Anordnung zum Entlüften einer elektrischen Entladungslampe
und Einbringen einer Edelgasfüllung Bei den üblichen Verfahren zum Entlüften einer
elektrischen Entladungslampe, insbesondere einer Überdruckdampfentladungslampe,
und Einbringen einer Edelgasfüllung wird das Entladungsgefäß an eine Hochvakuumpumpe
angeschmolzen und entlüftet, dann mit einem Hilfsgas oder Hilfsdampf gefüllt und
anschließend mittels einer Entladung zwischen den Elektroden unter Abpumpen der
ausgetriebenen Verunreinigungen ausgeheizt, worauf nach erneutem Entlüften des Entladungsgefäßes
die endgültige Edelgasfüllung eingefüllt und gegebenenfalls auch noch ein im Betrieb
verdampfender Metallvorrat, meist Quecksilber, aus einem Ansatzrohr des Entladungsgefäßes
in dieses übergekippt oder übergedampft wird. Diese Herstellungsverfahren erfordern
naturgemäß erhebliche Zeit, insbesondere deswegen, weil dabei das Entladungsgefäß
mittels der Hochvakuumpumpe mehrmals
entlüftet werden muß. Auch
bei dem bekannten Entfernen der im Entladungsgefäß vorhandenen Luft mittels Durchströmenlassens
neutraler Hilfsgase hat man anschließend eine Hochvakuumpumpe zu Hilfe genommen,
um diese Hilfsgase wieder beseitigen und die endgültige Füllung einbringen zu können.
-
Das Verfahren nach der Erfindung, bei dem das Entlüften und Einbringen
einer Edelgasfüllung von weniger als Atmosphärendruck ohne Zuhilfenahme einer Pumpe
erfolgt, führt wesentlich einfacher und schneller zum Ziel. Es wird dabei die mit
einem Einlaßrohr und einem Auslaßrohr versehene, gegebenenfalls einen Getterkörper
zur Bindung von Ausheizv erunreinigungen enthaltende Entladungslampe aus einem Überdruckgasbehälter
mit einem Gemisch von Edelgas und Wasserstoff oder Stickstoff gespült und dann nach
dem Zuschmelzen der Rohre aus dem in der Entladungslampe eingeschlossenen Gasgemisch
der `'Wasserstoff oder Stickstoff durch Erhitzen eines im Entladungsgefäß oder in
einem abtrennbaren Ansatzrohr untergebrachten Körpers aus Tantal, Titan, Palladium
oder Zirkon absorbiert. Bei diesem Absorptionsvorgang entsteht demgemäß im Entladungsgefäß
von selbst die Edelgasfüllung mit dem gewünschten Druck, der durch Vorsehung eines
entsprechenden Edelgasgehaltes der Spülgasmischung nach Belieben eingestellt «erden
kann.
-
Es hat sich gezeigt, daß oftmals, insbesondere bei der Herstellung
von kleinen Höchstdruckdampfentladungslampen aus Ouarzglas mit einem Entladungsraum
von meist weniger als i cm3, eine besondere Ausheizung des Gefäßes und seiner Einbauteile
nicht notwendig ist, sofern in an sich bekannter Weise im Lampengefäß ein Getterkörper,
beispielsweise aus Tantal, untergebracht ist, weil bei geeigneter Anordnung dieses
Getterkörpers dann bei der Inbetriebsetzung der fertigen Lampe dieser Getterkörper
die frei werdenden Verunreinigungen sofort für dauernd in sich aufnimmt.
-
In den meisten Fällen empfiehlt es sich jedoch, vor der Spülung mit
dem wasserstoff-bzw. stickstoffhaltigen Gasgemisch zuerst das Entladungsgefäß mit
Edelgas zu spülen und. dabei in an sich bekannter Weise mittels der Flamme, durch
Wirbelstromerhitzurig oder durch eine Entladung zwischen den Elektroden auszuheizen,
so daß die frei werdenden Verunreinigungen aus dem Entladungsgefäß hinausgespült
werden. Das Entladungsgefäß kann aber auch während der Spülung mit dem wasserstoff-
bzw. stickstoffhaltigen Gasgemisch oder nach dem Zuschmelzen der Stutzen des Entladungsgefäßes
besonders ausgeheizt werden. Im letztgenannten Fall kann die Bindung der Verunreinigungen
durch einen vorzugsweise aus Tantal bestehenden Getterkörper erfolgen, der beispielsweise
in einem später abzuschmelzendenAnsatzrohr des Entladungsgefäßes untergebracht ist.
-
Die Zeichnung veranschaulicht, wie das neue Verfahren beispielsweise
ausgeführt werden kann.
-
Die kleine kugelförmige Ouarzglaslampe i ist mit einem Einlaßrohr
a versehen, das in einer Erweiterung 3 einen Tantalkörper .I enthält und mit seinem
Endteil 5 an den nicht dargestellten Überdruckgasbehälter angeschlossen wird, der
ein Gemisch aus Wasserstoff und etwa 2 bis 3% Argon enthält. Das Auslaßrohr 6 der
Quarzglaslampe i mündet bei 7 ins Freie und enthält in einem seitlichen Ansatz Lg
den Ouecksilbervorrat g. Zu Beginn des Verfahrens wird das Ausströmventil am Cberdruckgashehälter
geöffnet, worauf das Wasserstoff-Argon-Gemisch unter überwindung des atmosphärischen
Gegendruckes durch die Ouarzglaslampe i strömt und die darin enthaltene Luft herausspült.
Die Ouarzglaslampe i wird nunmehr bei hindurchströmendem Gasgemisch durch eine Entladung
zwischen ihren Elektroden io ausgeheizt, so daß die frei werdenden Verunreinigungen
vom Gasstrom aus dem Lampengefäß hinweggeführt werden. Nach dem Zuschmelzen des
Auslaßrohres bei a und des Einlaßrohres bei b wird jetzt der Tantalkörper,I
auf eine Temperatur von etwa 500 bis 700° erhitzt, wobei der Wasserstoffanteil
des eingeschlossenen Gasgetnisches völlig absorbiert wird und eine Argonfüllung
mit einem niedrigen Druck von einigen Torr im Lampengefäß zurückbleibt.
-
Darauf wird der in einem Ansatzrohr des Auslaßrohres untergebrachte
Quecksilbervorrat g in das Entladungsgefäß übergekippt, und die Lampe ist nach dem
Abschmelzen des Ein-und Auslaßrohres an den Stellen c betriebsfertig.
-
Die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches läßt sich ohne Schwierigkeit
passend einstellen, :beispielsweise durch mehr oder weniger weites Öffnen des Ventils
am überdruckgasbehälter. Beim Zuschmelzen des Ein-und Auslaßrohres an den Stellen
a und b darf die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu groß sein, da sonst
das Zuschmelzen Schwierigkeiten macht. Man geht am besten so vor, daß man das aus
dem Auslaßrohr bei 7 frei ausströmende Gas anzündet und die Strömungsgeschwindigkeit
so einstellt, daß nur eine schwache Flamme brennt. Man kann aber auch das Auslaßrohr,
wie in der Zeichnung punktiert angedeutet ist, in einen kleinen Quecksilberbehälter
i i eintauchen lassen, so daß das Wasserstoff-Argon-Gemisch aus dem Queck- i silber
emporsprudelt. Nach dem Spülen und Ausheizen der Lampe kann man dann das
Ventil
des Überdruckgasbehälters vollkommen abstellen und das Ein- und Auslaßrohr bei c,
und b ohne Überdruck zuschmelzen.
-
Es ist bekannt, daß z. B. Tantal etwa die 7oofache Menge seines eigenen
Volumens absorbieren kann. Das bedeutet also, daß man mit i cm3 Tantal etwa 5oo
bis 700 cm3 Wasserstoff absorbieren kann. Bei dem dargestellten Beispiel
beträgt das Volumen der Lampe etwa 0,3 cm3 und das Volumen der Rohre zusammen etwa
4 cm3, so daß also im ganzen etwa 4,3 cm3 Wasserstoff zu absorbieren sind. Dies
bedeutet, daß mit nur i cm3 Tantal etwa ioo bis i4o Lampen hergestellt werden können.
In der Praxis liegen die Verhältnisse nicht ganz so günstig, da das Tantal normalerweise
auch bei tiefen Temperaturen schon etwas absorbiertes Gas enthält. Das verwendete
Tantal kann leicht wieder betriebsfähig gemacht werden, indem man es kurze Zeit
bei sehr hohen Temperaturen ausglüht, beispielsweise durch Hochfrequenzeinwirkung,
wobei es den Wasserstoff zu 7o bis 8o % wieder abgibt.
-
Die angestellten Versuche haben gezeigt, daß das neue, ohne Zuhilfenahme
einer Hochvakuumpumpe durchzuführende Verfahren vollkommen saubere Lampen ergibt,
die bei günstiger Lichtausbeute hohe Lebensdauern erreichen.
-
Man hat zwar bereits verschiedentlich vorgeschlagen, bei der Herstellung
von Entladungslampen unerwünschte Gase und sonstige Verunreinigungen durch Vorsehung
eines Absorptionskörpers und Erhitzen desselben zu absorbieren. Dabei wurde aber
immer das Entladungsgefäß mittels einer Hochvakuumpumpe entlüftet und in einem besonderen
Arbeitsgang mit einer Füllung von geeignet eingestelltem Unterdruck versehen, auf
die dann der Tantalkörper einwirkt.