Glimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule. Die Erfindung betrifft eine Glimmlicht- röhre mit positiver Lichtsäule.
Es sind bereits Glimmlichtröhren mit po sitiver Lichtsäule vorgeschlagen worden, bei welchen die verdünnte Atmosphäre inner halb der Röhre aus einem Gas der Gruppe der sogenannten seltenen Gase besteht, wie Neon, Argon, Helium, Xenon oder Krypton. Jedes,dlieser Gase emittiert ein Licht von cha rakteristischer Farbe, wenn es infolge des Durchganges eines elektrischen Stromes zu Schwingungen veranlasst wird. Neon bei spielsweise emittiert in glühendem Zustand eine orangerote Farbe, Argon eine violette Farbe und Helium eine gelbliche Farbe.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, von einer Glimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule eine blaue Farbe dadurch zu er zielen, dass man Quecksilberdampf hinein bringt. In diesem Falle dient das seltene Gas, zum Beispiel Neon, als Bahn für die nach der Kathode wandernden Ionen; dieses wird dabei wegen seines geringen Spannungsab- falles, der zur Langlebigkeit der Röhre bei trägt, vorgezogen. Eine solche Röhre ist re lativ kühl, aber bei mässigen Temperaturen reicht die Ionisierung der Gassäule aus, um das Quecksilber in verdampftem Zustand zu halten, so dass es über die ganze Röhre ver teilt wird und die Farbe vorherrscht, welche es bei der Ionisierung ausstrahlt.
Diese Farbe ist blau und maskiert das Orangerot des schwingenden Neons.
Während Neon infolge seines niedri gen Spannungsabfalls (Spannungsgradienten) ein sehr wirkungsvolles Gas ist, hat es den Nachteil, nicht genug Wärme zu entwickeln, um das Quecksilber bei niedrigen Tempera turen verdampft zu halten, und die Röhre nimmt deshalb bei kaltem Wetter leicht ein dürftiges Aussehen an, bei welchem Strei fen einer orangeroten Farbe erscheinen, die die vom Neon herrührende charakteristische Farbe ist.
Diese Streifung rührt einmal von der Abseheidung oder Kondensation von Quecksilber an diesen Punkten her, so dass nur die Neonfarbe erscheint, dann auch von der Kapillarwirkung des Neons, das heisst seiner Neigung, sich leicht von andern Be standteilen zu trennen, sobald der Unter schied im Atomgewicht zwischen den beiden zu gross ist. Natürlich trägt Quecksilber, des sen Atomgee@richt sich erheblich von demje nigen des Neons unterscheidet, zu der leich ten Trennung des Neons von dem Queck silber bei.
Die Glimmlichtröhre gemäss der Erfin dung ist nun derart beschaffen, dass sie ein Licht von charakteristischer Farbe emittiert und die Farbe im wesentlichen auch bei den niedrigen Temperaturen beibehält, denen sie bei kaltem Wetter ausgesetzt sein kann, so dass die Röhre beispielsweise für R.ekla.me- beleuchtung. Leuchtfeuer und ähnliche Be leuchtungszwecke verwendet werden kann.
Zu diesem Zwecke weist die Gasfüllun;-, der Röhre eine farbspendende Substanz auf in Form eines relativ schweren und leicht kondensierbaren Dampfes, der bei Jonisic- rung gefärbtes Licht auszusenden vermag, ein seltenes Gas von der Fähigkeit, die farb- spendende Substanz in der Dampfphase zu halten und infolge eigener Farbenaussen..
dung einen entsprechenden Hintergrund ab zugeben, und ein wärmelieferndes seltenes Cras. von hohem Spannungsgradienten.
Die Verwendung eines solchen Ga.sgerni- sches hat seine besondern Gründe. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die verschiedener: Gase der Gruppe der seltenen Gase vom. Standpunkt der Beleuchtung bei einer CTlimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule, welche durch schwingenden Quecksilber dampf ein blaues Licht aussenden soll, ein zeln Vorzüge und Nachteile aufweisen.
Argon besitzt den Vorteil. das schwerste Gas der Gruppe zu sein; es trägt; deshalb Quecksilberdampf am leichtesten, und da es eine geringe Leitfähigkeit besitzt, sucht es die Wärme in der Röhre zu halten. Ein wei terer Vorteil besteht darin. dass das charak teristische Licht vom ionisiertem Argon von violetter Farbe ist, also von einer Farbe, welche von allen andern Gasen der Gruppe der blauen am nächsten kommt. M'enn also der Quecksilberdampf bei besonders kaltem Wetter zu Kondensation neigen sollte und Streifen der charakteristischen Argonfarbe erscheinen, ist die Abweichung in der Farbe der Röhre von dem vorgeschriebenen Blau nicht besonders wahrzunehmen.
Anderseits besitzt Argon den Nachteil, dass es sehr kühl läuft und deshalb nicht genug Wärme entwickelt wird, um das Quecksilber bei nie drigen Temperaturen verdampft zu halten.
Helium entwickelt bei der Ionisierung in einer Glimmlichtröhre mit positiver Licht säule eine erhebliche Wärme und kann des halb dazu verwendet werden. um das Quech- silber verdampft zu erhalten. Der Nachteil von Helium ist indessen der. .dass es wegen seines hohen Spannungsgradienten ein sehr unwirksames Gas ist.
Neon hat den Vorteil, dass es ein sehr wirksames Gas ist, das heisst einen kleinen Spannungsgradienten besitzt und infolgedes sen eine weniger zerstörende Wirkung auf die Elektroden der Röhre hat. Anderseits ist Neon nicht so wirksam,, das Quecksilber bei kaltem Wetter verdampft 7,u halten, -wie einige andere eGase Ader Edelgasgruppe, weil das ioni sierte Neon keine grosse Wärmemenge ent wickelt.
Auch wegen der Isapillarwirkung von Neon zerlegt sich ein Gemisch von Neon und Quecksilber leichter und ergibt die Strei fenwirkung, die man an Neon und Queck silber enthaltenen Glimmlielrtröhren mit po- sitiver Lichtsäule bei kaltem Wetter bE- obachten kann. Diese Streifenbildung nimmt die Gestalt von Bändern von der charakteri stischen Neonfarbe an oder erscheint unge fähr so in .der sonst blauen Röhre infol--,e des darin enthaltenen Quecksilbers.
Diese Neigung zur Abscheidung rührt daher, da2 ein Gemisch, welches ein Gas enthält, dessen Atomgewicht erheblich von dem Atomge- wicht von Quecksilber abweicht, bei niedri gen Temperaturen nicht so stabil ist, als ein Gemisch von Gasen bezw. Dämpfen, deren Atomgewichte annähernd gleich sind. Um eine Röhre nach der Erfindung zu erhalten, kann man die Dosierung der Fül lung der Röhre folgendermassen vornehmen: Man nimmt die erforderliche Menge Queck silber.
Es wird dann soviel Argon genom men, dass das ionisierte Gemisch eine Printer- grundfarbe erhält, falls das Quecksilber sich verdichten sollte; wobei diese Farbe sich eng der gewünschten blauen Farbe nähert.
Man nimmt eine genügende Menge von Argon, um das Quecksilber zu tragen, so dass keine Abscheidung von Quecksilberdampf von den Gasen des Gemisches bei den Temperaturen erfolgt, denen. die Gliminlichtröhre ausge setzt ist. Man setzt denn Gemisch weiterhin soviel Helium zu, dass bei der Ionisierung ge nügend Wärme entwickelt wird, um das Quecksilber bei den betreffenden Temperatu ren verdampft zu halten.
Die so gewählten Mengen von Argon und Helium sind nun nicht genügend, um den Röhreninhalt auf dem Druck zu halten, welcher erfahrungsgemäss der wirksamste Druck für den Betrieb des Röhrenlichtes ist. Es kann beispielsweise angenommen werden, dass man Argon in solcher Menge in die Röhre einbringt, dass der Druck gleich 2 mm Quecksilbersäule ist, und dass man Helium in einer Menge entsprechend einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule zusetzt. Dieses Ge inisch würde die gewünschten Ergebnisse hinsichtlich Farbe, Grundfarbe von Argon und Stabilität ergeben; der Röhreninhalt würde aber zum grössten Teil Helium sein. Röhrenelektroden spritzen leicht in einer At mosphäre von Helium wie auch bei solchem Druck.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wird zweckmässig der innere Druck der Röhre auf den einer langen Lebensdauer der Elek troden günstigsten, zum Beispiel 15 mm Quecksilbersäule gesteigert, indem man Neon in der Eigenschaft als Verdünnungs mittel in einer Menge entsprechend einem Druck von ungefähr 8 mm Quecksilbersäule zur Steigerung des Druckes zusetzt. Der vergrösserte Druck verhindert so nicht nur das Spritzen der Elektroden, sondern die Elektroden spritzen in einer Neonatmosphäre wegen des kleinen Spannungsgradienten von Neon auch am wenigsten.
Man sieht so, dass die Temperatur der Röhre überwacht und durch die Wahl der Gase innerhalb der Röhre verhindert wird, dass die Temperatur soweit fällt, dass die Ver dampfung des Quecksilbers aufgehoben wird. Wenn die tiefste Temperatur bestimmt ist, bei welcher die Röhre betrieben werden soll, können die relativen Mengen der zwei oder mehr das Gemisch bildenden Gase gewählt werden. Beispielsweise hält eine Glimmlicht- röhre, welche 30 % Neon, 70 % Helium und die erforderliche Menge Quecksilber enthält, ihre blaue Farbe bis herab zu einer Tempe ratur von -3ss C, wenn der Druck des R'tih- reninhaltes 71/2 mm Quecksilbersäule be trägt.
Die Veränderung kann durch Steige rung des Röhrendruckes auf 15 mm Queck silbersäule verzögert werden, bis die Tem peratur .auf -401 C fällt, und durch Stei gerung des Druckes in der Röhre auf 30 mm Quecksilbersäule bis zu einem Temperatur fall auf -45 C.
Beispielsweise kann der Röhreninhalt aus 30 % Neon, 70 % Helium, einer einem Druck von 1/2 mm Quecksilbersäule entsprechenden Menge Argon und: der üblichen Menge Queck silber bestehen, so dass der Röhrendruck 15 mm Quecksilbersäule beträgt. Dieses Gemisch hält die blaue Farbe, bis die Temperatur auf etwa -401 C fällt. Wenn die Mengenver hältnisse so verändert werden, dass eine einem Druck von 2 mm Quecksilbersäule entsprechende Menge Argon vorhanden ist, ändert die Röhre ihre Farbe erst bei einer Temperatur von --44' C.
Man sieht so, dass eine Glimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule, welche eine blaue Farbe aussendet, auf sehr niedrigen Tempe raturen, und zwar solchen, die viel niedri ger sind, als es bei Verwendung eines einzi gen Gases und von Quecksilber möglich wäre, betriebsfähig gehalten und- durch eine Auswahl der Anzahl und der Menge der Gase die Temperatur festgelegt werden kann, bei welcher die Röhre ihre blaue Farbe ver liert.