DE967714C - Aus hauptsaechlich wenigstens einem der Metalle Tantal und Zirkon bestehender Getterstoff fuer elektrische Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 21. AUGUST 1958

E48p5VIIIc/2if

Die Erfindung betrifft einen Getterstoff für elektrische Entladungsgefäße mit Gasfüllung, insbesondere Leuchtstofflampen, welcher hauptsächlich aus wenigstens einem der Metalle Tantal und Zirkon besteht und mit der Entladungsatmosphäre des Entladungsgefäßes in Berührung kommt und ■durch eine mit emittierendem Stoff ausgerüstete Elektrode beheizt wird.

Bekanntlich absorbieren die genannten Metalle Gase außer Edelgasen durch Vorgänge, welche von dem Metall und dem Gas abhängen, und im allgemeinen eine chemische Verbindung oder eine Lösung sind. Bei nicht zu hohen Temperaturen erfolgt diese Absorption um so schneller, je höher' die Temperatur des Metalls ist. Wenn jedoch diese Temperatur zu hoch ist, kann das Metall die Gesamtheit oder einen Teil der Gase wieder abgeben, welche es bei niedrigen Temperaturen absorbiert hatte.

Wegen dieser Eigenschaft der Absorption von Gasen werden Tantal und Zirkon als »Getter«, also zur Entfernung unerwünschter Gase benutzt, insbesondere bei elektronischen Entladungsgefäßen mit Hochvakuum oder Gasfüllung.

Diese Metalle können jedoch nicht ohne Vorsichtsmaßnahmen benutzt werden. Wenn z. B. das

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das Getter bildende Metallstück zum Zwecke seiner Heizung mit einer Elektrode eines elektrischen Entladungsgefäßes in Berührung gebracht wird, besteht die Gefahr, daß die Entladung von diesem Stück ausgeht, anstatt an der Elektrode anzusetzen.

Der Getterstoff gemäß der Erfindung weist diese

Nachteile nicht auf. Zu diesem Zweck besteht er in bekannter Weise ganz oder hauptsächlich aus

ίο wenigstens einem der Metalle Tantal und Zirkon und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Getterstoff, z. B. in Körnerform, dessen Einzelteilchen mit einer für die zu absorbierenden Gase durchlässigen Schicht aus emissionshinderndem Stoff in *5 einer großen elektrischen Widerstand bietenden Dicke überzogen sind, mit den emittierenden Stoffen gemischt ist, wobei diese Schicht aus emissionshindernden Stoffen durch Oxydation der Oberfläche des Gettermetalls gebildet ist, welche gegebenenfalls nach dessen Vermischung mit dem aktivierenden Stoff erfolgt.

Der emissionshindernde Oxydüberzug auf den einzelnen Getterstoff teilchen- verhindert die Entstehung von Entladungen an deren Oberfläche, und seine Durchlässigkeit braucht nur unter den Bedingungen erheblich zu sein, welchen das darunterliegende Metall während des normalen Arbeitens des Entladungsgefäßes, für den der absorbierende Stoff benutzt wird, ausgesetzt ist. Die Dicke des Überzuges auf dem Getterstoff nach der Erfindung erfordert jedoch eine geregelte Oxydationsbehandlung; denn da die Getterstoffe in der Wärme in Berührung mit gewissen Oxydverbindungen ziemlich leicht oxydiert werden, wird die Schicht leicht zu dick.

Daß der absorbierende Stoff hauptsächlich aus Tantal oder Zirkon besteht, soll derart verstanden werden, daß bei diesem Stoff die Absorption wenigstens zum größten Teil durch das Tantal oder das Zirkon bewirkt wird. Der Getterstoff gemäß der Erfindung ist mit den emittierenden und gegebenenfalls auch mit den indifferenten oder leitenden oder isolierenden Stoffen^ oder anderen, als Getter wirkenden Stoffen usw. vermischt. Wenn mit seinem Oxyd bedecktes Zirkonium benutzt wird, so darf dieses während des normalen Betriebes der Leuchtstofflampe, in welcher es verwendet wird, nicht eine solche Temperatur erreichen, daß dieses Oxyd in fühlbarem Maße vom metallischen Zirkonium absorbiert wird. Diese Temperatur beträgt ihrer Größenordnung nach 700⁰.

Die Erfindung ist nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die Abbildung ist eine Schnittansicht eines Teils einer Elektrode für ein Entladungsgefäß bei Benutzung des Getterstoffes gemäß der Erfindung, und zwar ein Schnitt durch einen Teil einer Elektrode mit doppeltgewendeltem Spiralfaden. >5o Der Wolframfaden 15 mit einem Durchmesser von z. B. 0,08 mm wird zu einer ersten Spirale 13, z.B. mit einem Innendurchmesser von 0,15mm, aufgewickelt. Diese erste Spirale, von der nur einige Windungen dargestellt sind, wird ihrerseits zu einer zweiten Spirale mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm aufgewickelt. Der emittierende Überzug 14 der Spirale 13 enthält wenigstens teilweise in an sich bekannter Weise nach der Behandlung Bariumoxyd und kleine Mengen von metallischem Barium. Dieser emittierende Überzug enthält ferner im vorliegenden Fall oberflächlich oxydierte Tantalkörper 16.

Diese Oxydation kann entweder vorgenommen werden, bevor die Körner mit den die emittierenden Oxyde erzeugenden Erzeugnissen gemischt werden, oder auch während der Bildung dieser Oxyde. Man kann z. B. folgendermaßen vorgehen. Man bringt zunächst auf den Doppelwendelfaden 15 ein Gemisch aus Bariumhydrat und Tantal in Form von nicht oxydierten Körnern und schickt einen elektrischen Strom durch den Faden 15, so daß das Bariumhydrat schmilzt. Hierauf werden die diesen Faden 15 aufweisende Elektrode sowie eine andere ähnliche Elektrode in den Kolben des Entladungsgefäßes, welches mit diesen Elektroden versehen werden soll, eingebaut. Diese Anordnung wird dann durch eine Erhitzung im Vakuum entgast, wodurch das Bariumhydrat wasserfrei gemacht wird, dann wird ein Edelgas eingefüllt. Schließlich läßt man eine Entladung zwischen den Elektroden übergehen, um sie zu »aktivieren«, d. h. um einen Teil des Baryts zu metallischem Barium zu reduzieren. Diese Aktivierung durch Entladungen in einer Edelgasatmosphäre kann z. B., wenn der Träger der emittierenden Schicht ein doppelspiralig aufgewundener Wolf'ramfaden von 0,08 mm Durchmesser ist, aus einer Folge von Entladungen bestehen, deren jede 10 Sekunden dauert, wobei die Einzelentladungen durch Ruhezeiten von 5 Sekunden voneinander getrennt sind, und zwar während einer halben Stunde. Jede dieser Entladungen wird ohne Vorheizung der Elektroden durch Benutzung einer hinreichenden Spannung gezündet und weist eine Stromstärke von 0,475 Ampere auf, was höher als die normale ^l°5 Stromstärke (0,420 Ampere) der Entladung des Entladungsgefäßes ist, in welchem die zu aktivierende Elektrode eingebaut wird. Alle diese Vorgänge sind z. B. aus der Fabrikation von Leuchtstofflampen bekannt. Im vorliegenden Fall haben sie eine zusätzliche Wirkung. Die Tantalkörper werden nämlich oberflächlich durch das Baryt oxydiert, insbesondere bei der »Aktivierung« der Elektroden, wodurch sie einen emissionshindernden Oxydüberzug erhalten. Bei Ausgang von einem anderen Stoff als Bariumhydrat wird eine geeignete Behandlung zur oberflächlichen Oxydierung des Tantals oder Zirkons benutzt. Diese Behandlung kann in gewissen Fällen derjenigen entsprechen, welche zur Herstellung der Elektrode iao unter Ausgang von diesem Stoff erforderlich ist, wenn das emittierende Gemisch keines dieser beiden letzteren Metalle enthält, sie wird jedoch so angepaßt, daß die gewünschte oberflächliche Oxydation des Getterstoffes erhalten wird. Eine für eine von einem Entladungsstrom von 0,4 Ampere

durchflossene Lampe bestimmte Elektrode kann z. B. 5 mg Bariumoxyd und ι bis 2 mg Tantal in Körnern etwa der Siebgröße 400 enthalten. Die die Metallkörner überziehende Oxydschicht hat noch den Vorteil, daß diese Körner die Leitfähigkeit der Emissionsschicht nicht vergrößern, wie dies bei Körnern aus einem unüberzogenen Metall der Fall wäre.

Bei den obigen Ausführungsformen ist einzig

und allein Tantal als die Gase absorbierendes Metall angegeben worden, da dieses Metall im allgemeinen leichter benutzbar ist als Zirkon. Es ist jedoch klar, daß auch Zirkon, welches ebenfalls sehr wenig flüchtig ist und die Gase insbesondere bei ziemlich hohen Temperaturen absorbiert, benutzt werden kann.

Die Ausbildung des Getterstoffes gemäß der Erfindung kann auch benutzt werden, wenn die emittierenden Stoffe unter Ausgang von Substanzen erhalten werden, welche keine Bariumverbindungen sind, z. B. unter Ausgang von Verbindungen anderer erdalkalischer Metalle, welche mit Bariumverbindungen gemischt sein können oder nicht, oder bei Ausgang von Thoriumoxyd.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Aus hauptsächlich wenigstens einem der Metalle Tantal und Zirkon bestehender Getterstoff für elektrische Entladungsgefäße mit Gasfüllung, insbesondere Leuchtstofflampen, welcher mit der Entladungsatmosphäre des Entladungsgefäßes in Berührung kommt und durch eine mit emittierendem Stoff ausgerüstete Elektrode beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Getterstoff, z. B. in Körnerform, dessen Einzelteilchen mit einer für die zu absorbierenden Gase durchlässigen Schicht aus emissionshinderndem Stoff in einer großen elektrischen Widerstand bietenden Dicke überzogen sind, mit den emittierenden Stoffen gemischt ist, wobei diese Schicht aus emissionshindernden Stoffen durch Oxydation der Oberfläche des Gettermetalls gebildet ist, welche gegebenenfalls nach dessen Vermischung mit dem aktivierenden Stoff erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Zeitschrift »Electronics«, 1950, Oktober, S. 80 bis 86.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   S 509 628/145 1.56 («09 594/20 8.5»)