Verfahren zur Zustandsbeeinflussung von Stoffen bezw. Stoffgemischen mit Hilfe von Elektronenstrahlen und Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Zustandsbeeinflussung von Stof- fen bezw. Stoffgemischen mit Hilfe von aektronenstrahlen und auf eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Unter Zustandsbeeinflussung ist hier so- t:-ohl die Herbeiführung chemischer ReakLio- nen im gewöhnlichen Sinne des Wortes, als d j ge von #venigstens anscheinend ,iieh ie-eni- physikalischen Zusta.ndsänderimgen verstan den;
(-#s gehören dazu zum Beispiel das Unlös- liehmachen von Kautschuk, die Überfübrung von <U>F,.</U> iis und chinesischem Holzöl in den festen Zustand, die Überführung von Phenol - Formaldehyd - Kunstharzen in den unlöslichen und unschmelzbaren Zustand, die Erhöhung der Lumineszenz von Lumines- zenzfarben. die Polymerisation organischer Gase, die Umwandlung von Wassergas oder Plaugas in flüssige Kohlenwasserstoffe,
die Bindung des Stickstoffes der Luft mit dem Sauerstoff der Luft zu Stickoxyd usw. In Frage kommen hier sowohl die von radioaktiven Substanzen ausgesandten traUlen, als auch die von der Kathode eines S Entladungsgefässes (Lenard'schen Röhre) ausgehenden sogenannten Kathodenstrahlen.
Die Erfindung besteht darin, dass man ausserhalb des zu beeinflussenden Stoffes oder Stoffgemisches entstehende Elektronenstrah len, deren Elektronen künstlich erzeugte hohe Potentialdifferenzen durchlaufen, durch ein sogenanutes Lenard'sches Fenster, das heisst eine dünne, für Elektronenstrahlen durch lässige Metallfolie, in einen jenen Stoff oder jene Mischung enthaltenden Raum, der im folgenden als Reaktionsraum bezeichnet wer den wird, eindringen und darin auf den be treffenden Stoff oder auf die betreffende Mi schung einwirken lässt.
Dieses Verfahren soll ermöglichen, die Bedingungen in dem Reaktionsraum so zu wählen, wie es die günstigste Wirkung der Elektronenstrahlen erfordert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Kathodenstrahlen in einem evakuierten Entladungsgefäss (Lee nardsche Röhre), das mit einem für Elek tronenstrahlen durchlässigen Organ abge schlossen ist, erzeugt; die Kathode ist vor zugsweise als Glühkathode, insbesondere als mit Metalloxyd bedeckte Glühkathode (Weh- neltkathode) ausgeführt. Es erweist sich oft als zweckmässig, einen Teil der von den Elek tronenstrahlen zu durchlaufenden Potential differenzen in den Reaktionsraum zu ver legen.
Es hat sich auch als zweckmässig er wiesen, die Elektronen, sei es im Innern des Entladungsgefässes, sei es auch erst ausserhalb dieses Gefässes, dem Einfluss eines magneti schen Feldes auszusetzen, welches quer zur Strahlenrichtung gerichtet oder auch der 8trahlenriehtung parallel verlaufen kann.
Die Eignung der Elektronenstrahlen zu den vorgesehenen Wirkungen hängt von der Fluggeschwindigkeit der Elektronen ab, und diese ihrerseits, wenigstens zum Teil, von der durchlaufenen Potentialdifferenz. Wenn in einem Kathodenstrahlenrohr erzeugte, gerad linig fliessende Kathodenstrahlen der Einwir kung eines rotierenden magnetischen Feldes unterworfen werden, wie dies zum Beispiel der Fall ist, wenn jenes Rohr in der Mitte des Stators eines zweipoligen Drehstrom motors, also an Stelle des Rotors angeordnet ist, so dass die Elektronen, bei unerregtem Stator, in Richtung der Motorare fliegen,
so erden die Elektronenstrahlen bei erregtem Stator aus ihrer geraden Richtung abgelenkt, je nach der gerade herrschenden Feldrichtung ihre Flugbahn verläuft dann etwa wie die Windungen einer Schraubenfeder. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass solche Kathodenstrahlen, nachdem sie die durch lässige Metallfolie durchdrungen haben, schon bei einer verhältnismässig niedrigen Spannung eine chemische Wirkung auszuüben ver mögen, was bei geradlinig fliessenden Ka thodenstrahlen nicht oder doch nur in sehr ge ringem Masse der Fall ist.
Verwendet man beispielsweise eine Vorrichtung nach Fig. 1, welche später genauer beschrieben werden i..ird, und führt als zu beeinflussende Sub stanz, zum Beispiel 1,3 Butadien unter nor malem Atmosphärendruck oder schwachem Unterdruck mit etwa 1 m Geschwindig- keitjSekunden durch die Vorrichtung hin durch, so verwandelt sieh, wenn das Magnet feld besteht, ein Teil des zugeführten Gases schon bei<B>110</B> bi180 KV-Strahlen in einen Flüssigkeitsnebel, während ohne Magnetfeld die Umwandlung ,
jener Substanz erst bei bis ?40 KV-Strahlen beginnen würde.
Die chemische Wirkun-, der Elektronen strahlen hängt von der beschleunigenden Spannung bezw. von der erreichten Elek- tronen-Gesehwin.diglzeit ab. Dieser letzteren kann die Strömungsgeschwindigkeit des zu beeinflussenden Stoffes oder Stoffgemische im Reaktionsraum entsprechend bemessen werden:
,je grösser die Geschwindigkeit der Elektronen ist, umso grösser darf auch die Strömungsgeschwindigkeit sein, während bei verhältnismässig niedriger Geschwindigkeit derselben die Strömungsgeschwindigkeit ent sprechend niedrig zu bemessen ist, um die Bestrahlung- über eine längere Zeitdauer aus zudehnen. Für eine technisch verwertbare Ausbeute beginnen die meisten vvicbtigen Re aktionen erst, wenn die Elektronen mit min destens der halben Lichtgeschwindigkeit flie gen.
Bei 180 KV wäre die theoretische Cre- schwindigkeit zirka 1800011 km per Se kunde: prahtisch dürften die in dem Reak tionsraum fliegenden Elektronen erst Ge schwindigkeiten von<B>150000</B> bis 1_G000(1 km/sek. an aufweisen. 31s Strömungsge schwindigkeiten mögen (1,? bis 1 mSek. in Betracht kommen.
Es dürfte besonders ziveelz-mässig sein, den Stoff oder das Stoffgemisch in fortlaufendem Strom durch den Reaktionsraum zu führen, dessen Richtung der Strahlenrichtung ent gegengesetzt ist. also im Gegenstrom. Ferner kann die Anordnung eines Katalysators im Reaktionsraum vorteilhaft sein.
Den künstlich erzeugten Kathodenstrah len können auch ss-Strahlen beigemischt wer den, die von radioaktiven Stoffen ausgehen; diese können entweder auf der Kathode oder auf dem Lenard'schen Fenster angebracht -ein, in letzterem Falle, zum Beispiel in Form eines dünnen Netzes.
Die zur Ausführung des Verfahrens be stimmte Vorrichtung besteht aus einem einen Elektronenstrahlenerzeuger enthaltenden Ge fäss, kurz "Strahlungsgefäss" bezw. "Ent- ladungsgefäss" genannt, und einem zur Auf nahme des zu beeinflussenden Stoffes be stimmten Gefäss, kurz "Reaktionsgefäss" ge nannt, welche Gefässe durch ein Lenard'sches Fenster verbunden sind. Das Entladungsge fäss besteht zweckmässigerweise ganz aus Metall, zum Beispiel Eisen, welches in wendig mit einer isolierenden Emailschicht bekleidet sein kann und evakuiert zu denken Ist.
Das Lenard'sche Fenster ist zweck mässigerweise mit dem metallenen Ent ladungsgefäss leitend verbunden. Bei einer Ausführungsform dieses Gefässes ist aber auch die Kathode leitend mit dem Gefäss ver bunden, wobei sie vorzugsweise einen Teil der Gefässwand selber bildet; sie kann dann, trenn sie als Glühkathode, insbesondere als Wehnelt-Kathode ausgeführt ist, von aussen beheizt werden.
Das Entladungsgefäss besteht zweck- rnä,ssigerweise aus zwei am Boden verbun denen konzentrischen Metallzylindern, von denen der innere an seinem freien Ende durch die Kathode abgeschlossen ist und in seinem Innenraum den Heizkörper für die Kathode aufnimmt, während der äussere Zylinder an seinem freien Ende durch das Lenard'sche Fenster abgeschlossen ist. Diese Ausfüh rungsform ermöglicht es, die Kathode dem Lenard'schen Fenster bis auf eine sehr ge ringe Entfernung zu nähern.
Auch der Baustoff des Lenard'schen Fen sters und seine bauliche Ausgestaltung kön nen von Bedeutung für die Erreichung des Erfindungszweckes sein. Zweckmässigerweise wird das Fenster aus Nickel oder Kobalt her gestellt oder auch aus einer Nickel-Kobalt- Legierung, welcher 0,1 bis 1 % Caesium oder Thorium zugesetzt ist. Das Fensterblech kann zum Beispiel durch Prägung mit netzartig sich kreuzenden Rip pen oder Rillen versehen sein, die die Wider standsfähigkeit des Fensters gegen den äu ssern Überdruck sehr verstärken. Zu demsel ben Zweck kann auf das Fenster ein Metall netz aufgelötet sein.
Zur besseren Unterstützung des Fensters kann in die Fensteröffnung auf der Innen seite des Fensters ein mehr oder weniger eng maschiges Netzwerk aus Metallrippen ein gesetzt werden, gegen das sich das Fenster blech anlegt. Dieses Netzwerk kann wieder um durch ein Netzwerk mit gröberen Maschen, aber stärkeren Rippen gestützt wer den.
Um die Zerstäubung zu verhindern, kann das Fenster auf der Aussenseite noch mit Spitzen besetzt sein.
Bei Verwendung eines Metallgefässes ist auch auf die vakuumdichte isolierende Ein führung derjenigen Elektrode oder Elektro den, die nicht auf dem Potential des Ent ladungsgefässes sind, Bedacht zu nehmen, und das ist in der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung lediglich die Anode.
Man kann beispielsweise für eine vom Entladungs gefäss isoliert zu haltende Elektrode einen gläsernen Träger vorsehen, der zugleich die Isolierung für die elektrische Zuleitung der Elektrode bilden kann, und eine Verbindung zwischen diesem Träger und dem metallenen Entladungsgefäss mit Hilfe einer ringförmi gen, konzentrisch zum Mittelpunkt gerillten Wellmembran (ähnlich den als Teilen von Aneroid-Barometer-Dosen benutzten Well- membranen) herstellen. Diese Membran kann mit ihrem äussern, ebenen Flansch mit dem Entladungsgefäss verlötet, und mit ihrem innern, zum Beispiel zylindrisch aufgestülp ten Flansch in den gläsernen Elektroden träger eingeschmolzen sein.
Die Membran kann am besten aus einem Stoff bestehen, der praktisch den gleichen Ausdehnungskoeffi zienten hat wie das Glas, zum Beispiel aus einer Nickel-Eisen-Legierung von der Art, wie sie in der Glühlampentechnik für die Drahtdurchführungen durch die Glaswand benutzt werden.
Auf eine zweckmässige Anordnung der Anode in dem Entladungsgefäss ist auch Be dacht genommen. Diese ist zweckmässiger- weise als Ring auf der Aussenwandung eines den Träger der Kathode ringförmig umgeben den Glasmantels angeordnet und kann gegen die Wand des Entladungsgefässes durch einen äussern, mit dem erst erwähnten Glasmantel verbundenen zweiten Glasmantel abgeschirmt sein.
Bei einem Entladungsgefäss, das die Form. von zwei an einem Ende miteinander verbundenen, konzentrischen Zylindern hat, sind der die Anode tragende und der die Anode a,bsehirmende Glasmantel zweck mässigerweise zu einem sich der Innenform des Entladunasgcfässes anschmiegenden Glas einsatz ausgestaltet.
Es können, wie aus schon Gesagtem her vorgeht, auch Anordnungen vorgesehen sein, um in dem Reaktionsraum ein elektrosta tisches Feld zu schaffen. So kann man zum Beispiel dem Lenard'schen Fenster gegenüber in dem Reaktionsraum eine Elektrode anord nen, die aus einem dem Fenster im wesent lichen parallel verlaufenden metallenen Netz oder Gifer bestehen und an ein Potential an meschlossen werden kann. das stärker uositiv ist als das Potential der im Reaktionsgefäss befindlichen Anode.
Infolge ihrer Critterform stört diese Elektrode nicht die Bewegung des Stoffes im Reaktionraum. Der Träger dieser Elektrode wird vorzugsweise hohl gemacht, und kann dann als Zuleitung für den zu be handelnden Stoff benutzt werden.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist der ?ektrodenträger in der Wandung des R,eak- ;io=-s,ge_fässes beweglieb angeordnet, so dass der Abstand zwischen Fenster und Elektrode ver ändert werden kann.
In einer andern Ausführungsform der Vorrichtung ist ausser dieser Elektrode, in grösserer Entfernung von dem Fenster als die selbe, noch eine weitere Elektrode angeord- iiet, die plattenförmig sein kann und ein noch -stärker positives Potential erhält als die gitterförmige Elektrode.
Bei denjenigen Entladiingsp-efässen, in denen Glühkathoden verwendet sind, hat es sich als zweckmässig herausgestellt, die Hei zung dreiphasig zu gestalten, zum Beispiel dadurch, dass man bei solchen Kathoden, die von aussen geheizt werden, einen von Drei phasenstrom durchflossenen Heizkörper, oder einen Heiztransformator mit Dreiphasenwick- lung anordnet, dem ein Kathodenblech als kurzgeschlossene Sekundärwicklung dient. Kathoden, die durch unmittelbaren Strom durchgang geheizt werden, kann man aus drei Leitern zusammensetzen, die von den drei Strömen eines Dreiphasensystemes durchflossen werden.
Zur Speisung des Entladungsgefässes dient zweckmässigerweise ein gleichgerich teter Wechselstrom. Wenn Entladungsgefässe mit Glühkathoden verwendet werden, lässt sich ein besonderer Gleichrichter zwischen Wechselstromquelle und Entladungsgefäss erübrigen, da die Gleichrichtung durch die R.ichtwirkun,g der Glühkathoden selber he wirkt werden kann.
Die Figuren der beigegebenen Zeichnunz beziehen sich auf Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäss Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 eine vollständige Vorrichtung, be stehend aus einem Entladunas- oder Strah- liing4gefä.ss und einem Reaktionsgefäss.
in einem 14Zeridianschnitt, Fig. 2 und 3 zwei andere Ausführungen des Entladungs- oder Strahlungsgefässes. nach Wegnahme des Reaktionsgefässes, eben falls in Neridiansehnitten.
In Fig. 1 ist 1 ein evakuiertes, das Strah- lungs- oder Entladungsgefäss bildendes Me tallgefäss, in welchem eine Glühkathode 2 aus hoher Hitze widerstehendem Metall, wie zum Beispiel Wolfram, Tautal, Osmium, Zir- koniiun, angeordnet ist. Das Gefäss 1 ist zweckmässigerweise mindestens an der Innen wandung mit einer isolierenden Emailschicht versehen. Die Kathode 2 steht auf einem Glasrohr 5 und kann durch die Drähte 3 und 4, die durch einen Glasfuss isoliert zu den Klemmen 6 und 'l geführt sind, geheizt wer den.
Zur luftdichten Verbindung des Fusses des Glasrohres 5 mit dem Metallgefäss 1 dient die Wellmembran 9, die zweckmässig aus c_inem dünnen Blech eines Metalles bestehen kann, das wesentlich den gleichen Ausdeh nungskoeffizienten wie Glas hat, zum Bei spiel aus einer Legierung, wie sie bei der Herstellung von elektrischen Lampen für die Durchführungsdrähte benützt zu werden pflegt. Die Wellmembran 9 hat am innern Ende einen aufgestülpten Flansch 8, mit dem Sie in das Ende des Glasrohres 5 eingeschmol zen ist mit ihrem flachen, nach aussen ragen den Teil ist sie auf den Flansch 10 des Me tallgefässes aufgelötet.
An die Einschmelz stelle setzt sich ein den Fuss des Glasrohres 5 umgebender gläserner Mantel 55 an, so dass Fuss und Mantel zusammen die Gestalt einer oben offenen Glocke haben, in deren unteres Ende die Wellmembran 9 eingeschmolzen ist. Die Wellmenrbran gleich durch ihre Fede rung alle Unterschiede in der Wärmeausdeh- nung der verschiedenen Teile aus.
Der Glühkathode 2 gegenüber liegt das Lenard'sche Fenster, ein Metallfenster 1-1. Dieses, eine Membran darstellend, besteht aus einer sehr dünnen Metallfolie, am besten ei- neni Nickel- oder Kobalt-Blättchen oder einem andern möglichst festen und hitzebe- tändigen, aber für Elektronenstrahlen gut durchlässigen Metall. Die Stärke des Blätt chens schwankt je nach der Grösse der Röhre :i zwischen 0,01 und 0,05 mm Dicke.
Zur Unterstützung für die dünne Metallfolie der :Membran ist in die von letzterer überspannte @)ffnung des Gefässes 1 ein netz- oder waben- artiges Unterstützungsgerüst 15 mit mög lichst dünnen Rippen eingebaut. Auf dieses Unterstützungsgerüst 15 legt sich die Mem bran auf und erhält dadurch die nötige Widerstandsfähigkeit gegen den äussern 13ruck. Es ist möglich, aber nicht unbedingt notwendig, die Metallfolie an das Unter- stützungsgerüst anzulöten.
Bei grossen Apparaten kann zweck jnässigerweise die Metallfolie 14 behufs Er höhung ihrer Widerstandsfestigkeit selbst \waffelartig gerippt sein; solche Rippen las sen sieh schon in einer Stärke von 0,1 mm pressen, und durch eine Rippenstärke von 0,2 bis 0,5 mm kann eine sehr gute und feste Fensterfolie geschaffen werden.
Bei einer Rippenstärke von 0,1 mm und einer Waben tiefe bezw. Rippenhöhe von 1 bis 2 mm ge nügt eine durch Pressen mit Rippen versehene Folie, zum Beispiel aus Nickel für ein Elek tronenrohr von 5 bis 8 cm Durchmesser; bei Verwendung eines Unterstützungsgerüstes mit einer Maschengrösse von 10 bis 25 mm wird dieselbe sogar für Elektronenrohre von 10 bis 20 cm und mehr Durchmesser aus reichen, besonders wenn das Gerüst durch Sprossen, etwa in der Weise wie an Fenster flügeln, verstärkt ist. Anstatt die Metallfolie mit einer rippenartigen Pressung zu versehen, kann sie beispielsweise mit einem Metall- drahtnetz verlötet werden.
Die Metallfolie und deren Rippen können unter Umständen galvanoplastisch oder durch ein Spritzverfahren hergestellt werden, so fern der Bedingung Genüge geleistet werden kann, dass die Folie dichte Beschaffenheit be sitzen muss.
Die Metallfolie 14 wird mit ihrem äussern Umfang an den Flansch 16 angelötet, der seinerseits mit dem Gehäuse 1 dicht verlötet ist. Um eine zu starke Erwärmung der IVTe- tallfolie durch das Elektronenbombardement und Beschädigungen durch zu starke Aus dehnung der Metallfolie zu vermeiden, be findet sich die Lötstelle im Bereich eines ringförmigen Kühlrohres 18, in das durch einen absperrbaren Stutzen 19 eine Kühlflüs sigkeit oder ein Kühlgas eingeführt werd- kann; das Kühlmedium kann durch einer: rri Hahn versehenen Stutzen ?0 wieder ausge führt werden.
Bei 1ss ist an das Gefäss 1 ein Evakuie- rungsst.utzen angeschlossen, der nach dem Evakuieren hart verlötet oder durch den ständig ein Hochvakuum aufrecht erhalten werden kann.
Um den Glasmantel 55 ist unterhalb der Glühkathode 2 die Anode in Gestalt eines Metallfolienringes 038 gelegt; sie ist von einem an seinem untern Ende mit dem Glas mantel ä5 verbundenen kurzen Glaszylinder 54 umgeben. Die Zuleitung 39 der Anode ist mittelst eines Glasrohres 40 isoliert und durch den Stutzen 41 des Gefässes nach aussen geführt. Die Dichtung ist auch hier durch eine ringförmige Wellmembran 42 be werkstelligt, die mit ihrem äussern Rande mit dem Flansch 43 des Stutzens 41 verlötet und mit ihrem innern Rande in den Fuss des Glasrohres 40 eingeschmolzen ist.
Auf den das Fenster 14 tragenden Flansch 16 ist luftdicht das Reaktionsgefäss 33 aus einem chemisch widerstandsfähigen Stoff, wie zum Beispiel Glas, Porzellan, Hartgummi, oder C-Bakelit, aufgesetzt und mit seinem Flansch 17 auf jenen Flansch 16 aufgeschraubt. Durch seinen dem Fenster 14 gegenüber liegenden Deckel ist eine gitter- förmige positive Elektrode 21 an einem hoh len Stiel 34 luftdicht, aber auf- und abbeweg- lich durchgeführt.
An den hohlen Stiel 3'4 kann die Zuleitung für den zu be handelnden Stoff elektrisch isoliert ange- chlossen werden. Der Stiel 34 selber ist mit s<B>s</B> dem positiven Pol der Energiequelle verbun den zu denken und dient zugleich zur Be schickung des Reaktionsgefässes 3-3. An dem Reaktionsgefäss sind ferner zwei Schauöff nungen 37 und zwei Stutzen 35 und 36 für den Austritt des behandelten Stoffes ange bracht.
Auf den die Kathode tragenden Flansch 1.0 des Metallgefässes 1 ist, um die Über schlagsgefahr zu vermindern, eine isolierende Scheibe 32 von grossem Durchmesser aufge legt. Diese greift mit einem Ansatz in eine Bohrung des isolierenden Fusses 53. Am Grund dieser Bohrung sind die Klemmen 11 und 12 angeordnet, in die die Steckkontakte 6 und 7 der Kathodenzuleitungen 3 und 4 eingreifen.
Der Heizstrom für die Kathode kann von Einer Batterie oder einem besonderen Trans formator geliefert und der- Klemmen 11 und 12 zugeführt werden. Die Klemme 11 und durch diese die Kathode 2 ist ferner mit dem negativen Pol -26 einer Hochspannungs- quelle verbunden. Wie bereits erwähnt wurde, wird vorzugsweise gleichgerichteter Wechsel strom verwendet, der zwar beständig die gleiche Richtung besitzt, dessen Stärke aber nicht konstant ist, sondern von Null bis zum Maximum ansteigt und dann wieder bis Null abfällt. Die Stromleitung 26 ist über einen schwingfähigen Kondensatorkreis, bestehend aus dem Kondensator 27, zu welchem ein Kondensator 29 und eine mit diesem letzteren in Reihe geschaltete regelbare Drosselspule 30 parallel liegen, bei 28 geerdet.
Durch diese Erdungseinrichtung sollen die beim Betrieb der Vorrichtung auftretenden hochfrequenten Nebenströme, die unter Umständen einen Durchschlag von Funken durch die Wandung des Glasmantels 55 und die Isolierscheibe 32 verursachen könnten, abgeleitet werden. Dufch diese Einrichtung soll also die Be triebssicherheit gefördert und den mit äussern Funkenübergängen verbundenen Gefahren für das Betriebspersonal möglichst vorge beugt werden.
An den Pol + 24 der Hochspannungs quelle sind der hohle Stiel 34 der Gitterelek trode 2,1 und über vier in Serie geschaltete Kondensatoren 22 die Anode 38 angeschlos sen. Der Zweck dieser Anordnung ist, bei der Erzeugung der Elektrenenstrahlen im Innern des Strahlungsgefässes eine niedrigere Span nung als diejenige der Hochspannungsquelle ist, zu ermöglichen, um auch so einem Durch schlag von Funken durch den Glasmantel 55 vorzubeugen, also grössere Betriebssicherheit zu schaffen.
Da die in das Reaktionsgefäss 33 eingedrungenen Elektronen eine höhere (xe- schwindigkeit als die im Strahlungsgefäss er zeugten Kathodenstrahlen erhalten sollen, er hält die Gitterelektrode 2:1 unmittelbar Hoch spannung aus der Leitung -i- 24. Die an die Anode 38 im Strahlungsgefäss gelangenden relativ wenigen Elektronen werden durch die Unvollkommenheit der Isolation der Kon densatoren 22 abgeführt, die so gebaut zu denken sind, dass sie dauernd durch sie hin durchgehende schwache stille Entladungen vertragen.
Die erforderlichen Hochspannungsisola- tionsvorrichtungen sind nur teilweise und schematisch angedeutet, und mit bekannten Mitteln, wie Hochspannungsisolatoren, Zwi schenscheiben von genügend grossem Durch inesser etc. ergänzt zu denken.
Die eben beschriebene Vorrichtung ar beitet etwa folgendermassen: Die nicht ge zeichnete Wechselstromquelle speist zwei Ebenfalls nicht gezeichnete Transformatoren. Die sekundäre Wicklung des ersten Transfor inators liefert Niederspannung von 6 bis 8 Volt, die über die Klemmen 11, 12 mit den Kontakten .6, 7 und die Leitungen 3, 4 der Glühkathode 2 zugeführt wird und diese zum Glühen bringt.
Die Sekundärwicklung des -andern Transformators liefert eine Hochspan- i)ung, die mittelst eines Induktionsreglers im Primärkreis, zum Beispiel zwischen 180 bis \?(i0 KV oder darüber, je nach den Umstän den, geregelt werden kann. - Die Hochspan- ijung kann, wie bereits mehrmals erwähnt, schon ausserhalb des Strahlungsgefässes bleichgerichtet sein, zweckmässig derart, dass beide Halbwellen ausgenützt werden, oder erst im Gefäss selbst, wobei die eine Halb welle unterdrückt wird.
Sofern die Spannung ausserhalb des Gefässes gleichgerichtet wird, wird sie mit ihrem negativen Pol an die Lei tung - 26, mit dem positiven Pol an die Leitung -i- 24 angelegt.
Sobald die Glühkathode 2 soweit erhitzt ist, dass sie Elektronen ausstrahlt, so streben diese zu dem Metallfenster 1.1 und durch die hindurch zu der positiven Elektrode 31, die sie anzieht. Das Metallfenster ist mit dem 1Tetallgefäss 1 verbunden. und dieses ist weiterhin über die mit Kondensatoren 64 ver sehene Leitung 63 bei Punkt 65 mit der Erde verbunden. Die Elektronen treten durch das Fenster 14 in das Reaktionsgefäss 33 und ioni sieren die Luft zwischen der Elektrode 21 und dein Metallfenster 14. Dadurch wird die Leitfähigkeit der Luft erhöht, so da.ss man die Positive Elektrode 21 nach und nach weiter von dem Metallfenster entfernen kann, bis der ganze innere Raum des Gefässes 33 lei tend geworden ist.
Durch dieses allmähliche Anlassen der -Wirkung wird erreicht, dass die Bombardierung des Gefässinhaltes durch Elektronen wesentlich kräftiger wird und stärkere Schichten durchsetzen kann, als beim Anlassen mit einer unbeweglichen Elektrode 21.
Es mag noch erwähnt werden, dass durch Vergrösserung der angelegten Spannung, als deren Mindestwert 180 bis 200 KV angenom men werden kann, die Geschwindigkeit der von der Glühkathode 2 ausgestrahlten Elek tronen erheblich erhöht werden kann. Be trägt beispielsweise bei dem eben angegebe nen Mindestwert die praktische Strahlungs geschwindigkeit etwa 150000 km/Sek., so steigt sie bei 2,40 bis 2.50 KV schon auf etwa 200000 km/Sek. Unter der praktischen Strah- lungsgeschvindigkeit ist.
die wirkliche Ge schwindigkeit der Elektronenstrahlen ausser halb des Fensters zu verstehen, die hinter der theoretischen Geschwindigkeit zurückbleibt, die man unter Zugrundelegung der verfüg- baren Spannung errechnet. Im vorliegenden Bereich ist die praktische Strahlungsge schwindigkeit annähernd proportional der Zahl der angewendeten KV.
Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei andere Aus führungsformen des Strahlungs- oder Entla dungsgefässes derVorrichtung; dagReaktions- gefäss ist der besseren Übersicht halber weg gelassen. Bei beiden Ausführungsformen ist die Kathode unmittelbar in das Entladungs gefäss eingesetzt und bildet einen Teil der Ge fässwand. Das ganze Gefäss befindet sich auf dem Potential der Kathode, was den Vorteil bietet, dass nur eine isolierende Durchfüh rung, nämlich die für die Anode, nötig ist.
In beiden Ausführungsformen hat das Entladungsgefäss 1 die Form von zwei kon- axialen Metallzylindern, die am Boden durch einen nach unten gewölbten Boden unter sich verbunden sind; sie bilden demnach zusam men einen Ringkörper, den man sich durch- Rotation eines hufeisenförmigen Körpers um eine zu den Schenkeln parallele Axe entstan den denken kann.
Das freie Ende des innern Zylinders ist durch eine aus einem ATetall- blech bestehende Oxyd-Glühkathode 45 ab- geschlossen, die zur Vermeidung von Tempe raturspannungen die Form einer Wellmem- bran besitzt. Zur Verbindung der Glüh- kathode mit dem innern Gefässzylinder dient ein Blechkranz, der bei 46 an den Rand der Kathode 45, bei 59, an den obern Rand des innern Zylinders angelötet ist.
An das freie obere Ende des äussern Zylinders 1 ist ein konischer Ring 13' aus leitendem Material an gesetzt, in dessen Üffnung das Lenard'sche Fenster 14 nebst Stützgitter 15 eingesetzt ist. Der obere Rand des Ringes 13' trägt einen Flansch 17' mit Löchern 60 und 61, durch welche Schrauben zur Befestigung des (nicht dargestellten) Reaktionsgefässes gesteekt wer den können. Eine Kühlleitung 18' für den Rand 16 des Fensters 14 ist in den Flansch 17' verlegt; sie ist mit einem Zulaufstutzen 19 und einem Ablaufstutzen 20 versehen.
Das Gefäss 1 ruht in einem Fuss 53 aus Isoliermaterial, an welchem die Klemmen 11 und 12 angebracht sind. In das Gefäss ist ein ringförmiger, im Querschnitt ebenfalls huf eisenförmiger Glaskörper 58 eingesetzt, der sich der Innenwandung des Gefässes anpasst und durch Distanzstücke 62 in richtiger Lage gehalten ist; er trägt auf der Aussenseite sei ner innern Zylinderwandung die ringförmige Anode 38 und soll Kurzschlüsse zwischen letzterer und der Wand des Gefässes 1 ver hindern.
Die Glühkathode 45 und das mit ihr elek trisch verbundene Entladungsgefäss 1 und das Lenard'sche Fenster 14 sind im Punkt 25 mit dem negativen Pol - 26 einer Hochspan nungsquelle verbunden und über Kondensa toren 27 und 29 und eine Drosselspule 30 bei 28 geerdet. Der Zweck dieser Erdungseinrich- tung ist, die beim Betrieb der Glühkathode auftretenden hochschwingenden Nebenströme, die unter Umständen einen Durchschlag von Funken durch die Wandung des Glaskörpers 58 und den Isolierfuss 53 verursachen könn ten abzuleiten. Die Kathode 45 erhält von den Klemmen 11 und 12 aus Energie von der Niederspannungsseite eines Transformators.
Die Anode 38 im Innern des Strahlungsge fässes steht über eine Spannungsteilungsein- richtung 22' mit dem positiven Pol + 24 der Hochspannungsquelle derart in Verbindung. dass an der Anode eine niedrigere Spannung herrscht als in der Leitung -f- 24, um da durch einem allfälligen Durchschlag von Funken durch die Wandung des Strahlungs gefässes möglichst vorzubeugen. Bezüglich der Ableitung der relativ wenigen an die Anode 38 gelangenden Elektronen vergleiche man das bezüglich Fig. 1 Gesagte.
Die Zu leitung 39 zur Anode 38 durchsetzt den Stutzen 41 und ist gegen aussen durch eine #NTellmembran 42 abgedichtet, die mit einer in den Flansch 52 eingesetzten 14luffe 43 ver lötet und in den Fuss eines Glaskörpers ein geschmolzen ist.
Die positive Gitterelektrode 21 ist auch nicht unmittelbar an die Leitung -I- 24 an gelegt, sondern empfängt durch die erwähnte Spannungsteilungseinrichtung 2:2', die zum Beispiel als ein in Serie geschalteter Konden sator ausgebildet sein kann, eine Spannung, die etwa in der Mitte liegt zwischen derjeni gen der Leitung 24 und derjenigen der Anode 38. Es ist aber noch eine weiter als die Gitter elektrode 21 vom Lenard'schen Fenster 14 ent fernte plattenförmige Elektrode 23 angeord net, die unmittelbar an die Leitung -i- 24 an geschlossen ist. Von 21 zu 23 gelangen die sich an 21 ansetzenden Elektronen haupt sächlich durch das ionisierte Gas hindurch.
Die Elektronen werden also in drei Abstufun gen abgeführt, wobei die dem Fenster 14 direkt gegenüberliegende Gitterelektrode 21 ein stärker positives Potential aufweist als die Anode 38, die Plattenelektrode 23 aber ein noch stärkeres Potential als die Gitter elektrode 21, so dass auch zwischen den Elek troden 21. und 23 ein elektrostatisches Feld besteht, das die Elektronenstrahlen bei ihrem Durchgang durch den im Reaktionsgefäss zu behandelnden Stoff zu beschleunigen vermag.
Durch die erwähnte Abstufung und die da durch bedingte niedrige Anodenspannung lässt sich die nötige Sicherheit gegen Durch schlag im Innern des Entladungsgefässes er reichen, was bei Metallgefässen ganz beson ders wichtig ist, während die folgenden Span- nungsstufen die Geschwindigkeit der Elek tronen zu erhöhen vermögen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. \? ist für die Heizung der Oxydkathode 45 ein (lieht unter letzterer. befindlicher Heizkörper 44 angeordnet, der durch die Leitungen h und i mit den Klemmen 1.1 und 12 verbunden ist.
reim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist für die Heizung der Glühkathode 45 eine von Wechselstrom durchflossene, in der Mitte ües ringförmigen Entladungsgefässes in des sen oberes Ende eingeschobene Magnetspule 4 7 angeordnet, welche die Primärwicklung eines Transformators darstellt, dessen kurz geschlossene Sekundärwicklung durch das Blech der Glühkathode gebildet wird, welches hierbei durch die induzierten Wirbelströme beheizt wird. Die Magnetspule 47 ist durch Leitungen 48 und 49 an die Klemmen 11 und 12 angeschlossen.
Das magnetische Feld der Spule verläuft zum Teil in der Wandung des Entladungsgefässes, wenn diese aus mag netischem Material besteht. - Wenn das obere Ende des Entladungsgefässes an der Stelle des Rotors in den Stator eines mit Dreiphasenstrom gespeisten Drehstrommotors eingeschoben wird, in der Absicht, die schon weiter oben erwähnten Vorteile zu erzielen, können die Streufelder auch zur Heizung der Glühkathode 45 ausreichen.
Ein erfahrungsgemäss nützlich wirkendes magnetisches Feld kann auch durch eine das Strahlungsgefäss umgebende Spule erzeugt werden. Das magnetische Feld kann auch ganz ausserhalb des Entladungsgefässes, näm lich im Reaktionsraum auf die Elektronen strahlen wirken. Das kann beispielsweise so erfolgen, dass das Innere eines auf das Lenard'sehe Fenster aufgesetzten Hohlzylin ders, welcher von einer Magnetspule umgeben ist, als Reaktionsraum dient. Derartige in Richtung der Elektronenstrahlen verlaufende magnetische Felder bewirken, wie bekannt, eine Konzentrierung der Elektronenstrah lung.