CH173524A - Glühkathodenentladungsapparat. - Google Patents

Description

      Glühkathodenentladungsapparato            I)ie    Erfindung bezieht sich auf Ent  ladungsapparate mit     Quecksilberdampffül-          lung    und mit. einer fremdgeheizten     Glüh-          kathode    mit hoher Stromdichte (zum Beispiel       A/cm=),    sowie mit einer oder mehreren  Anoden. Für den Betrieb solcher Glüh  kathodenentladungsapparate mit hoher     Be-          1 < istung    ist es zur Verhütung der Zerstörung  der Glühkathode notwendig, in der Nähe der  Kathode die Dampfdichte wesentlich höher  zu halten als an den übrigen Stellen des Ent  ladungsapparates.

   Man hat bereits vor  geschlagen, der Kathode     Quecksilberdampf     zuzuführen. Die Zuführung des Quecksilber  dampfes erfolgt hier durch Anblasen der       Glühkathode,    wobei die Dampfdichte nicht  gleichmässig über die Fläche der Kathode  verteilt ist. Die gebräuchlichste Form der  Glühkathode ist die     Stabkathode    oder die  Hohlkathode mit konzentrischen Metallwän  den, die das     Aktivierungsmaterial    als Belag       tragen.    Die Heizung der Glühkathode er  folgt mittelbar durch eine     Heizspirale    oder         unmittelbar    dadurch, dass die Kathode selbst  als     Heizwiderstand    benutzt wird.  



  Gegenstand der Erfindung ist nun ein       Glühkathodenentladungsapparat    mit einer  oder mehreren Anoden und     Quecksilber-          da,mpffüllung,    sowie einer fremdgeheizten  Glühkathode mit hoher Stromdichte und  einer Einrichtung zur Erzeugung hoher  Dampfdichte in der Nähe der Kathode, bei  dem erfindungsgemäss die Glühkathode aus  mindestens einem Elektronen     emittierenden     Hohlkörper aus einem Metall von über     21000'C     Schmelztemperatur und mindestens einem  im Innenraum dieses Hohlkörpers angeordne  ten     stabförmigen    Körper aus einem Material  von über 2000' C Schmelzpunkt gebildet ist,

    wobei letzterer als     Brausenkörper    für ausser  halb des Entladungsapparates erzeugten     und     der Kathode zugeführten Quecksilberdampf  dient.  



  In .der Zeichnung sind Ausführungsbei  spiele der Erfindung schematisch unter Weg  lassung der für das Verständnis der Erfin-           dun--    unwesentlichen Konstruktionsteile an  einem     Entladeapparat    mit Metallgehäuse in       Fig.    1 bis 4 dargestellt.  



  Mit     a    ist das Eisengehäuse des Entlade  gefässes bezeichnet, das in der bei Gleich  richtern bekannten Weise einen Quecksilber  sumpf b an .der tiefsten Stelle des Gehäuses  enthält und in den am Gehäuse kondensiertes  Quecksilber zurückfliesst. Der Quecksilber  sumpf kann in bekannter Weise gekühlt  werden, ebenso     der,Stromzuführungsbolzen    g       bezw.    sein Kopfteil.

   Die     Glühkathode    be  steht aus einem     doppelmanteligen    aktivierten  Hohlkörper e aus schwer schmelzbarem Me  tall, das heisst einem Metall von über 2000   C  Schmelztemperatur, wie Wolfram,     Molybdän          etc.    und dem     Stabkörper    c aus einem schwer  schmelzbaren     aktivierten    Material (z. B. Gra  phit,     Molybdän,    Wolfram     etc.),    der     Heiz-          spirale    d, dem Eisenbolzen g mit breitem  Kopfteil für die Stromzufuhr und dem Ab  leitungsbolzen h.

   Letztere sind durch den  Quecksilbersumpf und das Metallgehäuse iso  liert hindurchgeführt und gegen das Gehäuse  abgedichtet. Das beheizbare Quecksilber  gefäss i ausserhalb des Entladungsgefässes  steht mit dem Quecksilbersumpf durch das  Rohr k in kommunizierender Verbindung und  über die Rohre<I>m,</I>     n    mit der Längsbohrung  im     Stabkörper    c. Mit     u    sind den     Stabkörper    c       auer    durchsetzende Bohrungen bezeichnet,  die mit der Längsbohrung t in Verbindung  stehen und in beliebiger Anordnung auf der  Mantelfläche des     Stabkörpers    oder einem  Teil desselben endigen, so dass dieser Körper  die Form einer Brause erhält.

   Das Rohr     n     aus Quarz steht mit dem Eisenrohr     in    in  längsbeweglicher Verbindung, so dass ein  Bruch des Quarzrohres infolge von Wärme  dehnungen vermieden ist. Mit o ist ein Ein  satz im Quecksilbersumpf b bezeichnet, der  das Eindringen von Schmutzteilchen in das  Gefäss i verhindert.     p    ist die Heizspirale für  letzteres. r ist ein     Abscheider    für Queck  silbertropfen aus dem im Gefäss i erzeugten       Quecksilberdampfstrom.    Dieser     Abscheider     kann auch in der Leitung m liegen und gege  benenfalls ein Sieb sein.

      Der .durch     Beheizung    des Quecksilbers  im Gefäss i erzeuge Quecksilberdampf ge  langt über die Rohre<I>m,</I>     n    in die Bohrung<I>t,</I>  des     Stabkörpers    c und strömt über die Quer  bohrungen     u    wie aus einer Brause hervor, so  dass sowohl der Hohlkörper e, als auch der       Stabkörper    c auf ihrer     emittierenden    Ober  fläche mit einer gleichmässigen Quecksilber  dampfwolke eingehüllt sind. Die Anzahl der  Querbohrungen     u    und ihre Neigung zur  Längsbohrung t kann beliebig gewählt wer  den.

   Man kann den     Querbohrungen    bei Ver  wendung einer stehenden Glühkathode eine  gegen     den:    Fuss geneigte Richtung geben, wie  dargestellt. Es ist ohne     weiteres    möglich, den  aktivierten     Stabkörper        wegzulassen,    und in  nerhalb eines     aktivierten    Hohlkörpers einen  lediglich als Brause für die Zuführung von  Quecksilberdampf dienenden     Stabkörper    aus  schwer schmelzbarem Material einzubauen.

      Bei dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.    1  kann ferner der doppelwandige zylindrische  Hohlkörper an seinem     obern    Rand abgeschlos  sen sein und die zu     innerst    liegende Zylinder  fläche desselben kann ebenso     wie    der Stab  körper als Träger von     Aktivierungsmaterial     dienen, während die zu äusserst liegende       Zylinderwandfläche    lediglich Strahlungs  schutz ist.

   Es ist natürlich ohne weiteres  möglich, auch die zu     äusserst.liegende    Wand  fläche des Hohlkörpers zu     aktivieren.    Es be  steht weiter die Möglichkeit, den Hohlkörper  erst während des Betriebes von der     Sta.b-          kathode    her mit     Aktivierungsmaterial    zu       beaufschlagen.    In diesem Fall ist der Stab  körper c als Träger des     Aktivierungsmate-          rials    ausgebildet. Der     Stabkörper    kann einen.  Vorrat von     Aktivierungsmaterial    besitzen,  der während des Betriebes freigegeben wird.

    Dabei kann man den     Stabkörper    aus schwer  schmelzbarem Material., zum Beispiel mit  Vorratsräumen für das     Aktivierungsmaterial     versehen. Besteht dabei der     Stabkörper    aus  Graphit, so kann es zweckmässig sein, ihn mit  einer Hülle aus Wolfram,     Molybdän    usw. zu  versehen, um zu verhüten,     dass.durch    das im  Betrieb stark poröse Graphit mehr     Aktivie-          rungsmaterial    diffundiert, als nötig ist.

   Bei      einem     Stabkörper    aus Wolfram,     Molybdän     usw. kann dem im Vorratsraum untergebrach  ten     Aktivierungsmaterial    Graphit beigemischt  werden.  



  Durch die     Ausbildung    des     Stabkörpers    c  als Brause für den Quecksilberdampf wird  demnach eine gleichmässige Dampfdichte um  die Kathode herum erzeugt, so dass die Emis  sion ebenfalls gleichmässig auf der Kathoden  fläche verteilt ist. Die Belastung der Ka  thode ist also an allen Stellen gleichmässig,  so dass die Lebensdauer der Glühkathode und  damit des     Entladeapparates    erhöht ist. Zur  Verbesserung der     Blasung    ist es zweckmässig,  dass das Rückführungsrohr k, vom Queck  silbersumpf     zum    heizbaren Quecksilber  behälter i eine solche Höhe bat, dass ein  Quecksilberdampfdruck von einigen Zenti  meter Höhe erzielt werden kann.  



  An Stelle eines     Stabkörpers    können für  die Beherrschung grosser Ströme mehrere       Stabkörper    innerhalb eines Hohlkörpers un  tergebracht und so gruppiert sein, dass die  Dampfdichte in der Nähe der emittierenden  Oberflächen gleichmässig gross wird und die  innerste     Zylindermantelfläche    ei des Hohl  körpers gleichmässig mit     Aktivierungsmate-          rial        beaufschlagt    wird.

   Die Anordnung kann  auch, wie in     Fig.    2 im Grundriss dargestellt,  so getroffen werden, dass ein zentraler Stab  körper     cl    von einem Hohlkörper ei umgeben  ist, und dass konzentrisch zum letzteren ein       doppelmanteliger        Hohlkörper    e liegt, wobei  im Zwischenraum zwischen ei und e weitere       Stabkörper        cgleichmässig    verteilt angeordnet  sind.  



  Um auch die innern Zylindermantel  flä,chen des     doppelmanteligen    Hohlkörpers e  durch den     Stabkörper    mit     Aktivierungsmate-          iial        beaufschlagen    zu können, das heisst emis  sionsfähig zu machen, versieht man die  innere Zwischenwand e, mit     Durchbrechungen     oder Löchern z, wie in     Fig.    2 dargestellt.  Hierbei muss der doppelwandige Hohlkörper  am obern Ende offen sein. Der aus dem       Stabkörper    austretende Quecksilberdampf  tritt nun auch zwischen die Wände, und  Strom, sowie Dampf treten aus den offenen    Enden des Hohlkörpers heraus.

   Dabei ist zu  beachten,     .dass    der     Dampfaustritt    aus dem  von der Hohlkathode eingeschlossenen Emis  sionsraum möglichst gering ist, um einen  grossen Unterschied zwischen der Dampf  dichte im Emissionsraum gegenüber derjeni  gen im     Entladeraum    zu erzielen.     Anderseits     darf jedoch die Austrittsöffnung nicht so weit  verringert werden, dass zum Beispiel der  Spannungsabfall über die     Ionisierungsspan-          nung    des Quecksilbers steigt.  



       Fig.    3 zeigt eine Ausführungsform der  Glühkathode, bei der im Innern des Hohl  körpers c eine Querwand f aus Wolfram,       Molybdän        ete.    vorgesehen ist, die einerseits  den Emissionsraum begrenzt und anderseits  den Kopfteil der Stromzuführung gegen die  hohe Temperatur schützt.  



  Der     doppelmantelige    Hohlkörper kann  schliesslich auch, wie in     Fig.    4 dargestellt, als  Brause ausgebildet sein, indem, die glocken  artigen Doppelmäntel ei,     e.,    auf ihren     Zy-          lindermantelflächen    sowohl als auch auf ihren  Bodenflächen mit Löchern oder     Durchbre-          chungen    z versehen werden. Die Löscher z  werden gegeneinander versetzt, um den von  der     stabförmigen        Brausenkathode    in den       brausenartigen    Hohlkörper eintretenden  Dampf am Austritt aus der letzteren mög  lichst zu begrenzen.

   Bei dieser Kathoden  form tritt der Strom und der Dampf brausen  artig aus den Hohlkörpern heraus.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Glühkathodenentladungsapparat mit einer oder mehreren Anoden und Q.uecksilber- dampffüllung, sowie einer fremdgeheizten Glühkathode mit hoher Stromdichte und einer Einrichtung zur Erzeugung hoher Dampf dichte in unmittelbarer Nähe der Glüh- kathode, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Glühkathode aus mindestens einem Elek tronen emittierenden Hohlkörper aus einem Metall von über 2000' C Schmelztemperatur und mindestens einem im Innenraum dieses Hohlkörpers angeordneten stabförmigen Kör per aus Material von über 2000' C Schmelz temperatur gebildet ist, wobei letzterer als Brausenkörper für den ausserhalb des Ent ladungsapparates erzeugten Quecksilber dampf dient. UNTERANSPRüCHE 1. Glühkathodenentladungsapparat nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Hohlkörper als der stab- förmige Körper behufs Beförderung der Elektronenemission aktiviert sind.

   ?. Glühkathodenentladungsapparatnach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabkörper einen Vorrat von Aktivierungsmaterial in besonderen Hohl räumen trägt, und dass dieser Vorrat dazu dient, den metallischen Hohlkörper im Betrieb mit Aktivierungsmaterial zu be- aufschlagen. 3. Glühkathodenentladungsapparatnach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum des Hohlkörpers eine Mehrzahl Stabkörper gleichmässig verteilt angeordnet ist.

   .1. Glühlz-athodenentladungsapparat nach Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Stabkörper mit Brause und Vorrat von Aktivierungsmaterial von einem Hohlzylinder umgeben ist und dass konzentrisch zu diesem ein doppelmante- liger Hohlkörper und im Zwischenraum zwischen dem Hohlzylinder und dem Hohlkörper weitere Stabkörper gleich mässig verteilt angeordnet sind.

   5. Glühkathodenentladungsapparat nach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelmantelig ausgebildete Hohlkörper an seinem Stirnende offen und dessen innere Zylinderwand auf der emittierenden Länge mit Löchern ver sehen ist. 6. Glühkathodenentladungsapparat nach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelmantelig ausgebildete Hohlkörper aus zwei in einandergeschobe- nen Glocken besteht, deren äussere und in nere Zylinderwände und Böden mit Löchern versehen sind.

   7. Glühkathodenentladungsapparat nach Un teranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher auf den Zylinder- und Bodenflächen .der Glocken gegeneinander versetzt sind. B. Glühkathodenentladungsapparat nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlkörper eine Querwand aus Metall von über 2000 C Schmelztempera tur vorgesehen ist, die die unterhalb davon liegenden Teile gegen die hohe Tempera tur schützt und die Emission begrenzt. 9. Glühkafhodenentladungsapparat nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der die Glühkathode tragende Bolzen gekühlt wird.

   10. Glühkathodenentladungsapparat nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige Körper eine Längs bohrung besitzt, und dass mit der Längs bohrung Querbohrungen in Verbindung stehen, die auf der Mantelfläche des Stab körpers münden. 11. Glühkathodenentladungsapparat nach Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass: die Längsbohrung über ein Rohr mit einem ausserhalb des Entladungsapparates liegenden beheizten Quecksilberbehälter in Verbindung steht, der mit einem Quecksilbersumpf im Entladegefäss über ein Rücklaufrohr kommuniziert.

   12. Glühkathodenentladungsapparat nach Un teranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rücklaufrohr eine solche Höhe hat, dass ein Quecksilberdampfdruck von einigen Zentimeter Höhe erzielt werden kann. 13. Glühkathodenentladungsapparat nach, Pa tentanspruch mit Eisengehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Ürlüh- kathode, als auch die Zuführungen zur Heizwicklung derselben gegen das Ge häuse und den Quecksilbersumpf isoliert und gegen das Gehäuse vakuumdicht hin durchgeführt sind.