DE940179C - Wasserstoffgefuellte gittergesteuerte Gluehkathodenroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft mit Wasserstoff gefüllte gittergesteuerte Glühkathodenröhren.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung wasserstoffgefüllter Glühkathodenröhren wird die Röhre sorgfältig vorbehandelt und danach mit Wasserstoff von vorher bestimmtem Druck, - beispielsweise 500 bis 700 ,wHg, gefüllt. Während des Betriebes der Röhre verringert im allgemeinen sich die Wasserstoffüllung, d. h. der Wasserstoffdruck nimmt ab, was schließlich zu einem vollkommenen Versagen der Röhre führt. Die zulässigen Abweichungen des Wasserstoffdrucks im Innern der Röhre sind nur klein. Um eine praktische Zahl zu nennen, liegt der Arbeitsbereich einer solchen Röhre beispielsweise bei Drücken zwischen 200 und 600 /<Hg. Erfahrungsgemäß liegt die Lebensdauer einer solchen waseerstaffgiefüllten Röhre in der Größenordnung von etwa 1000 Stunden, weil der Wasserstoffdruck dann auf oder unter 200 /tHg gefallen ist. -

Man hat diese Schwierigkeiten dadurch zu überwinden versucht, daß man innerhalb der Röhre einen sogenannten Wasserstoffgenerator in dauernder Verbindung mit dem allgemeinen Innemraum der Röhre anordnet. Dieser Generator gibt während der Lebensdauer der Röhre laufend Wasserstoff ab, normalerweise durch die Zersetzung eines Metallhydrids, wie Zirkon oder Titan, das gewöhnlich in Form einer zum Innern der Röhre offenen Kapsel in die Röhre eingebracht ist. Bei derartigen Hydriden ist der WasseriSitaffdruck eine Funktion der Temperatur, so· daß der Druck im Röhren-

inmern durch die Temperatur des Hydrids eindeutig bestimmt ist. Diese Abhängigkeit hat jedoch den Nachteil, daß sich der- Druck äußerst schnell mit der Temperatur, also beispielsweise bei elekirischer Beheizung des Generators mit dem Hei strom, ändert. Dies ' führt bei Röhren des obenerwähnten Typs, in denen der Bereich der zulässigen Druckänderung nur klein ist und, wie gesagt, beispielsweise zwischen 200 und 600 μΈlg liegen kann, zu ernsten Schwierigkeiten, da bei zu niedrigem Wasserstoffdruck der Spannungsabfall in der Röhre zu groß ist und die Anode überheizt wird, bei zu hohem Druck dagegen dieBrennspannung zu niedrig wird.

Ein weiterer Nachteil der gewöhnlichen Form der Kapsel aus Titannydrid liegt darin, daß nach Abschalten der Röhre die Kapsel beim Abkühlen fast den ganzen Wasserstoff in der Röhre absorbiert; wenn man dann die Röhre wieder in Betrieb nimmt, ist eine lange »Aufheiz«-Zeit notwendig, bevor die -Kapsel genügend Wasserstoff abgegeben hat, um in der Röhre den erforderlichen Druck zu erzeugen.

Man hat auch vorgeschlagen, eine Kapsel aus Titanhydrid in der Anode einer wasserstoffgefüllten Entladungsröhre anzuordnen. Wenn aber dabei der Druck in der Röhre auf einen zu niedrigen Wert abfällt, so¹ erhöht die hierdurch verursachte Zunahme in der Anodenheizung die Temperatur der Kapsel, so daß diese mehr Wasserstoff abgibt. Dieses Hilfsmittel hat in der Praxis den schwerwiegenden Nachteil, daß die Röhre für eine ganz bestimmte Leistung entworfen werden muß und daß die Masse der Anode innerhalb sehr enger Grenzen in einem festen Verhältnis zu der Leistung stehen muß. Es ist daher nicht möglich, eine solche Röhre mit der notwendigen Sicherheit mit einer verringerten Leistung zu betreiben, was in vielen Fällen notwendig oder wünschenswert sein kann.

Wie bekannt, besitzt Palladium bereits bei .verhältnismäßig niedrigen Temperaturen und geringen Überdrücken eine gute Durchlässigkeit für Wasserstoff. Diese Eigenschaft hat man bereits zum Füllen von Entladungsrohren mit Wasserstoff verwandt, indem der Wasserstoff in die Röhre durch ein einseitig' verschlossenes, an die Vakuuimapparatur angeschlossenes erhitztes Palladiumröhrchen mit geringer Wandstärke und verhältnismäßig großer Oberfläche eingefüllt wird. Die Wassers toffdurehlässigkeit von Palladium hat man auch bereits zum Ergänzen der Wasserstoffmenge von Entladungsröhren benutzt, bei denen das Röhreninnere über ein Pailliadiumröhrchen von großer Oberfläche und . geringer Wandstärke mit einem Wasserstoffvorratsraum in Verbindung steht. Bei dieser bekannten Einrichtung sind jedoch komplizierte Steuervorrichtungen notwendig, mit denen, die Beheizung des Palladiumröhrchens in Abhängigkeit vom Wasserstoffldruck im Röhreninnern intermittierend eingeschaltet wird.

Es ist weiter ein Verfahren zum Einbringen von dosierten Gasmengen in evakuierte Gefäße bekannt, bei denen ein Vorratsbehälter mit dem Vakuumgefäß durch eine poröse Wand in Verbindung steht, die an der dem Vorratsbehälter zugekehrten Seite mit einem dünnen, einen unmittelbaren Druckausgleich verhindernden Metallbelag überzogen ist. Der Übergang des Gases aus dem Vorratsbehälter in das Vakuumgefäß wird hierbei durch eine Glimmentladung ausgelöst.

Die Erfindung hat sich 'die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zu schaffen, mit der dem Röhreninnern kontinuierlich Wasserstoff in sehr geringen Mengen zugeführt wird, eine Forderung, die mit keiner der bekannten Einrichtungen erreichbar ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein Wasserstoffgenerator, der in einem abgedichteten Gehäuse innerhalb der Hauptummantelung der Röhre liegt und durch Erwärmung Wasserstoff in die Ummantelung abgibt, der aus dem Generator durch Diffusion durch Palladium austritt, erfindungsgemäß mit dem Innenraum nur über einen engen Hals in Verbindung steht, der durch einen länglichen Stopfen aus Palladiumdraht verschlossen ist, der als langer enger Durchgang mit hohem Widerstand gegen Gasdurchtritt wirkt, durch den der Wasserstoff bei Erwärmung sehr langsam hinausdiffundiert.

In der Zeichnung, die die Erfindung beispielmäßig veranschaulicht, ist die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Form des. Generators, während die Fig. 2 einen Betriebsstromkreis dafür darstellt.

Nach Fig. 1 ist an irgendeiner passenden Stelle in dem (nicht gezeigten) Innen- oder Mantelraum eines wasserstoffgefüllten elektrischen Entladungsgeräts ein Wasserstoffgenerator eingebaut, der aus einem Rohr 1 aus Nickel oder irgendeinem anderen passenden, für Wasserstoff nicht oder nur wenig durchlässigen Werkstoff besteht und mit Titan- oder Zirkonhydrid gefüllt ist. In dem Hals des Rohres 1 befindet sich ein Stopfen 2 in Gestalt eines Stück Palladiumdrahtes von etwa 10 mm Länge und etwa 5 mm Durchmesser (diese Zahlen sind nur beispielsmäßig zu verstehen); dieser ist durch Kupferlötung oder auf sonst geeignete Weise mit dem Nickelkörper hart verlötet. Bei der. Lötung soll so wenig wie möglich Durchdringung an den Korngrenzen eintreten, weil dadurch sonst die Diffusionsgeschwindigkeit des Palladiumdrahtes beeinträchtigt werden würde. Eine Heizspule 3, die zweckmäßig aus Wolfram oder einer Wolfram-Molybdän-Legierung mit einem Überzug aus Aluminiumoxyd besteht, ist um den Hauptteil des Körpers ι und ebenso um den Halsteil gewickelt, wo sich der Stopfen befindet; die Windungszahl je Zentimeter ist so gewählt,; daß sich an diesen Teilen die erforderlichen Temperaturen einstellen.

Wenn im Betrieb der Druck des Wasserstoffes, den das Hydrid im Behälter abgibt, kleiner als der Druck im Mantelraum der Röhre ist, so ist der Behälter zui kühl, als daß Wasserstoff aus dem erwähnten Raum in den Behälter "eintreten könnte; mit anderen Worten, der Behälter und sein Stopfen werden so geheizt, daß dann, wenn der Stopfen für Wasserstoff durchlässig ist, der Druck im Behälter

über dem Mindestarbeitsdruck der Röhre liegt, der der Behälter zugeordnet ist, beispielsweise über 350 μ Hg. In diesem Zustand kann der Behälter Wasserstoff an den Mantelraum abgeben, aber keinen absorbieren. Es besteht daher keine Gefahr, daß bei ausgeschalteter Röhre Wasserstoff durch den Generator absorbiert werden könnte.

Die Röhre wird mit Wasserstoff gefüllt und dann vakuumdicht mit einer »Kaltschweißung« verschlossen, wie bei 4 angedeutet ist. Das Hydrid kann in den Nickelbehälter »eingetränkt« werden; vorzugsweise sollte man aber die Einrichtung so treffen, daß es die Poren eines Nickeldrahtsiebes füllt, das zu einem Zylinder gerollt wird. Man kann beispielsweise einen Streifen Nickeldrahtgaze von etwa 25 mm Breite zu einem »massiven« Zylinder von etwa 4,5 mm Durchmesser und 25 mm Länge zusammenrollen und die Zwischenräume zwischen den Maschen mit dem Hydrid anfüllen. Damit erhält man eine sehr große Oberfläche des Hydrids, wenn die Siebwindungen einander beinahe berühren.

Die Heizspule 3 ist an die Klemmen einer normalen Heizvorrichtung 5 für die Kathode 6 der Röhre angeschlossen, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Erforderlichenfalls kann man einen Widerstand damit in Reihe schalten, und nach Wunsch kann man einen Schalter 8 zur Überbrückung des Widerstandes 7 anordnen, obwohl dieser wahrscheinlich im allgemeinen nicht erforderlich sein wird. Dieser Widerstand 7 erleichtert die Einstellung bei der Herstellung der Röhren; man katin eine Serie von Röhren anfertigen und für eine Anzahl Exemplare, z. B. sechs, den Wasserstoffverlust messen. Dann wird der Rest der Serie fertiggestellt und der Widerstand 7 in jedem Fall so justiert, daß eine Heizung geschaffen wird, bei der die Diffusionsgeschwindigkeit des Wasserstoffs mit dem festgestellten Maß des Wasserstoffverkistes in den untersuchten Probeexemplaren im Gleichgewicht ist. Auf diese Weise kann man mögliche Herstellungsschwankungen von einer Röhrenserie zur andern ausgleichen.

In der Röhre sollte zwischen dem Generator und dem übrigen Röhrenraum eine Hitzeabschirmung vorgesehen sein, um zu verhindern, daß sich die Temperatur des Generators in unerwünschter Weise mit der Belastung von Anode und Kathode verändert.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Wasserstoffgefüllte gittergesteuerte Glühkathodenröhre mit einem Wasserstoffgenerator, der in einem abgedichteten Gehäuse innerhalb der Hauptummantelung der Einrichtung liegt und der durch Erwärmung Wasserstoff in die Ummantelung der Einrichtung abgibt, der aus dem Generator durch Diffusion durch Palladium austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator nur über einen engen Hals mit dem Innenraum der Röhre in Verbindung steht, der durch einen länglichen Stopfen aus Palladiuimdraht verschlossen ist, der als langer enger Durchgang mit hohem Widerstand gegen Gasdurchtritt wirkt, durch den der Wasserstoff bei Erwärmung sehr langsam hindurchdiffundiert.

2. Entladungsröhrenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper des Behälters (1) aus Nickel besteht.

3. Entladungsröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoff abgebende Substanz zwischen die Maschenzwischenräume eines Trägers aus Drahtgaze aufgetragen ist. .

4. Entladungsröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung aus einer Heizspule (3) besteht, die teils um den Hauptkörper des Generators (1) und teils um den Hals dieses Generators gewunden ist.

5. Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizspule (3) in einem Stromkreis parallel zu der normal vorhandenen Heizvorrichtung (5) für die Kathode (6) der Entladungsröhre liegt.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 708 540, 275 893, 254;

USA.-Patentschrift Nr. 2 582 282;
»Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik«

Espe-Knoll, 1936, S. 47, 48, 252.

von

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 509 669 3.56