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Glimmentladungsröhre für elektrische Zeitschalter Die Erfindung betrifft
ein Glimmentladungsrohr für elektrische Zeitschalter für Sprengladungen im Bergbau,
bei Geschossen oder Bomben.
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Es wurde schon früher darauf hingewiesen, daß Glimmentladungsrohre
für elektrische Zeitzünder für Geschosse eine sehr hohe mechanische Festigkeit mit
Rücksicht auf die hohe Beanspruchung, der sie ausgesetzt werden, besitzen müssen.
Außerdem werden aber auch von solchen Glimmentladungsrohren bei Verwendung als elektrische
Zeitzünder sehr hohe elektrische Eigenschaften verlangt.
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Um den vorerwähnten Forderungen gerecht zu werden, wurde bereits vorgeschlagen,
Eisen- oder Nickelelektroden zu verwenden, die mit einem Überzug aus Kalium versehen
werden. Diese früher vorgeschlagenen Eisenelektroden erwiesen sich jedoch aus dem
Grunde als nachteilig, weil infolge der auf dem Eisenkörper beim Einschmelzen stets
auftretenden Oxydschicht eine verhältnismäßig starke Verunreinigung der Rohre eintrat,
durch welche die elektrische Konstanz in Frage gestellt wurde. Namentlich die Kathodenoberfläche
stand unter der Einwirkung chemischer Einflüsse, die die Ausbildung homogener metallischer
Überzüge verhinderten. Wesentlich besser erwiesen sich Nickelelektroden mit Kaliumüberzügen,
da NickelelektroiCen in wesentlich geringerem Maße oxydieren. Diese Elektroden,
die zwar einen
größeren Reinheitsgrad aufwiesen, wurden jedoch unter
dem Einfluß des Kaliums brüchig, so daß sie namentlich bei Stoßbeanspruchung infolge
mechanischer Deformation praktisch unbrauchbar wurden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung «-erden die erwähnten Schwierigkeiten
vermieden. wenn man dafür sorgt, daß die Elektroden des Entladungsrohres von je
einem Kernkörper getragen werden und aus nichtmetallischem Werkstoff bestehen. Dieser
Kernkörper kann aus Spezialglas, keramischen Massen, wie feuerfestem Porzellan,
oder aber aus Oxyd, wie 1l agnesiumoxvd, Thoriumoxvd, Zirlonoxvd, Aluminiumoxyd,
das gegebenenfalls gebrannt oder gesintert ist, bestehen. Mitunter ist es ratsam,
den Kernkörper aus dem gleichen Werkstoff herzustellen, aus dem das Entladungsgefäß
besteht. Das Gefäß und die Elektrodenkernkörper können auch vorteilhaft aus magne:sli.umoxydha-ltig2n
heramisclien Massen mit Specks.terincharakter bestehen. An die Oberfläche dieses
Kernkörpers schließt sich dann ein Körper an, der als Unterlage für den Überzug,
beispielsweise für Isalium, dient. Während also der Kernkörper ausschließlich zur
Aufnahme magnetischer Kräfte dient, dient der Unterlagkörper bzw. Zwischenkörper
anderen physikalischen Beanspruchungen. Der Überzug, der auf dem Unterlagkörper
aufgebracht wird und vorzugsweise aus einem Alkalimetall oder aber aus einem Erdalkalimetall
besteht, dient als Oberflächenüberzug der elektrischen Beanspruchung. Besonders
vorteilhaft erweist sich hier ein Überzug aus Kalium, da dieser ohne stärkere thermische
Beanspruchung der Rohre leicht aufgebracht und durch thermische Beeinflussung an
die richtige Stelle gebracht werden kann.
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An Stelle des Unterlagkörpers kann man natürlich auch mehrere Zwischenkörper
verwenden, deren Eigenschaften so liegen, daß sie zwischen d,-,n Eigenschaften des.
Kernkörpers und des Überzugstoffes in physikalischer und chemischer Hinsicht vermittelnd
wirken. Es können als Unterlagkörper nicht nur Metalle oder Legierungen von Metallen,
sondern auch Verbindungen von Metallen mit lichtmetallen oder aber nichtleitenden
Werkstoffen allein, beispielsweise die bereits oben erwähnten Spezialgläser oder
keramischen Werkstoffe oder Oxyde verwendet werden.
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Zur Erzielung elektrischer Konstanz ist es wesentlich. die Elektro:denoberfläche,
namentlich die Katho:denob°rfläc:lie, metallisch vollkommen rein zu halten. Alle
Fremdkörper, ,vie Gasspuren und Dämpfe, insbesondere den außerordentlich schädlichen
Wasserdampf, muß man von der -Metalloberfläche fernhalten. Eine vollkommen homogene
gashautfreie Kathodenoberfläche erreicht man durch Aufdestillieren von metallischem
Kalium oder einem Metall mit ähnlichen Eigenschaften im Hochvakuum auf die erwähnte,
beispielsweise plattierte Elektrode. Da sich der Kaliumüberzug während des Aufdestillierens
in flüssigem Zustand befindet, werden die letzten Gasspuren innerhalb der Röhre
durch verdampfende Kaliumatome und im Gasraum erzeugte Ionen chemisch und physikalisch
gebunden. Durch Abziehen der Röhre unter Belastung ist es möglich, die beim Erhitzen
des Pumpstengels frei werdenden Fremdgase durch Ionisation mit Kaliumdampf zu verbinden.
Der außerordentlich günstig liegende Schmelzpunkt des Kaliums erlaubt einerseits
Destillation durch Erhitzen des Glaskörpers mit Hilfe elektrisch erwärmter Heizspiralen,
andererseits besteht keine Gefahr, daß sich der Kaliumüberzug der Kathode selbst
bei den höchsten Außentemperaturen in seiner Form und Lage verändert. Auf diese
leichte @Iöglichkeit, durch örtliche Beheizung den Kaliumüberzug in die richtige
Form und Lage zu bringen, wurde bereits oben hingewiesen. Die leichte Destillierbarkeit
des Kaliums ermöglicht es, den Isolationsfehler zwischen den Elektroden außerordentlich
niedrig zu halten. da der innere Widerstand unmittelbar vor der Zündung etwa iol()
bis soll Ohm beträgt.
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Die Reinheit des Kaliums muß, wie bereits oben angedeutet wurde, so
groß sein. daß das Niederschlagen von Gashäuten auf der Kathode unter allen Umständen
vermieden wird. Dies erreicht man beispielsweise dadurch, daß die Kathode während
des Formierprozesses und während des Abziehens durch Glimmbelastung in flüssigem
Zustand gehalten wird und daß damit Gasreste durch die Getter-,virkung des Alkalidampfes
gebunden und von der Kathodenoberfläche ferngehalten werden. Der Kaliumüberzug hat
hierbei also nicht nur die Funktion, die Austrittsarbeit herabzusetzen, sondern
er hat auch die Aufgabe, die Röhre während des Herstellungsvorganges zu gettern.
Bei anderen Metallen mit tieferem Schmelzpunkt, wie Cäsium oder Rubidium. kann dies
zur Folge haben, daß die Elektrodenoberfläche auch im Bereich normaler Außentemperaturen
noch flüssig ist und infolgedessen Veränderungen in der Oberfläche, d. h. Abstandsänderungen
am abgezogenen Rohr, vorkommen können. Bei 11etallen mit höherem Schmelzpunkt, beispielsweise
Barium, kann man in erster Linie nur das Rohr gettern, wenn die Elektrode verhältnismäßig
stark erhitzt wird. Hierbei geht aber die mechanische Festigkeit der Gefäßwerkstoffe
verloren.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Nach der
Abbildung besteht
das Gefäß aus einem keramischen Rohr io, beispielsweise
einem magnesiumhaltigen Tonerdesilikat, das Specksteincharakter aufweist. Die Stirnseiten
des Rohres sind mittels Platten i i und 12 aus dem gleichen Werkstoff abgedeckt
und tragen je einen Sockel 13 und 1q.. Auf diesen keramischen Sockeln ist dann der
Elektrodenüberzug entweder unmittelbar oder mittelbar aufgebracht. Die Elektrodenüberzüge
sind mit 15 und 16 bezeichnet. Der Elektrodenüberzug 16 besteht aus einer Blechkappe
der obenerwähnten Art, während der Überzug 15 aus auf den Sockel 13 aufgespritztem
Unterlagstoff, beispielsweise Nickel, besteht, auf den der Kaliumüberzug aufgebracht
ist.