Elektrische Iiochdruckmetalldampfentladungsröhre mit durch die Entladung aufgeheizter Ogydelektrode. Die Oxydelektroden werden in Queck- silberhochdruckröhren sehr hoch beansprucht, insbesondere wenn sie durch die Entladung selbst auf die zur Emission erforderliche Temperatur aufgeheizt werden.
Die Entla dung setzt dann meist punktförmig an den Elektroden an, so dass das Ogyd an der Lichtbogenansatzstelle leicht verdampfen kann und die Elektroden infolge von Ver armung an Aktivierungsstoffen betriebsun fähig werden können. Es ist deshalb vor geschlagen worden, einen Vorrat von den Aktivierungsstoffen in Höhlungen und Win keln der Kathoden unterzubringen, um so eine grössere Lebensdauer zu erzielen.
Ferner muss die der Kathode zugeführte Wärme von dem Lichtbogenansatzpunkt weggeführt wer den, um eine Alberhitzung und damit eine Verdampfung der Aktivierungsstoffe und ein Unwirksamwerden der Kathode zu vermei den.
Diese Nachteile werden bei der Hoch- druckmetalldampfentladungsröhre gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die zum mindesten zeitweise als Kathode arbeitende Elektrode aus mehreren Plättchen besteht, die auf einen Stift aufgesteckt sind, während gleichzeitig der Stift nur wenig über die dem Entladungsraum zugekehrte Seite des äusser sten Plättchens hervorsteht.
Dabei sind die Plättchen so angeordnet, dass kleine Zwischen- räume zwischen ihnen zur Aufnahme des elektronenemittierenden Oxydes entstehen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand der Figuren teilweise in drei Ausführungs beispielen dargestellt. Die Fig. 1 bis 3 zeigen Schnitte durch drei verschiedene Formen der erfindungsgemässen Elektrode im Längs schnitt, Fig. 4 bis 6 die dazugehörigen Quer schnitte, während in Fig. 7 eines der die Elektrode bildenden Plättchen in grösserem Massstabe dargestellt ist.
In. Fig. 1 bis 4 ist die Elektrode 1 in dem Polgefäss 2? einer Entladungsröhre unterge bracht, das an das Leuchtrohr 3 anschliesst. Zwischen beiden liegt eine ringförmige Ver engung 4. Die Elektrode besteht aus einem im Polgefäss achsia.l angebrachten Stift 5 aus schwerschmelzendem Metall, z. B. aus Wolf ram oder Dlolybdän, auf den eine grössere Anzahl von kreisförmigen Metallplättchen 6, z.
B. aus Molybdän, aufgeschoben sind, wo bei das Loch in den Plättchen so zii bemessen ist, da.ss diese gerade stramm auf den Stift a aufgeschoben werden können. Bei einer Be lastung von 1 Ampere hat sich ein Durch messer der Scheibchen von ? bis 3 mm und eine Dicke von 0,1 mm bei einer Zahl von etwa 15 bis ?0 Plättchen als geeignet er -wiesen. Die Plättehen 6 weisen eine vorzugs weise zentrale Bohrung auf, ausserdem eine Reihe von Warzen. die durch einen Priige- vorgang aus dem Blech gedrückt sind.
Sie haben den Zweck, ein dichtes Aufeinander- liegen der Plättehen zii verhüten. Erfindungs- gemäss soll nämlich zwischen den einzelnen Plättchen ein kleiner Zwischenraum bestehen bleiben, so dass eine grosse Menge der Akti- vierungsmasse auf der Elektrode unterge bracht werden kann, ohne dass die Gefahr des Abblätterns besteht.
Auf die MFarzen I kann verzichtet werden, wenn zum Beispiel die einzelnen Plättchen in unregelmässiger Weise etwas gebogen oder durch eine nicht sorg fältige Herstellung mit einem kleinen Präge rand versehen sind, so dass von vornherein ein lückenloses Aufeinanderliegen nicht mög lich ist.
Statt dessen kann der erforderliche Zwischenraum auch dadurch erreicht werden, dass man die einzelnen Plättchen zunächst lose in grösserem Abstand auf den Stift auf schiebt, das Ganze in die zu aktivierende blasse, z. B. in eine Aufschlemmung, taucht und dann anschliessend die Plättchen zu sammenschiebt. Auf diese Weise wird er reicht, dass eine hinreichende, aber nicht zii grosse Menge des Aktivierungsstoffes auf der Elektrode untergebracht ist. Durch den Stift 5, der am obern Ende verdickt oder umgebo gen oder mit einer Zange breitgequetscht ist, werden die Plättehen zusammengehalten.
Es ist dabei z -eekmässig, wenn sie stets unter leichtem Druck gegen die Unterlage. etwa gegen den Polgefässboden. gedriiclzt werden. damit sie untereinander-und mit dem Stift b-uten Konta,ht sowohl für den elektrischen Strom, als auch für die Wärme geben, denn zweclzmässig wird man den Stift als Stromzu- führung bezw. als Einsehmelzdraht verwen den, sofern das letztere möglich ist.
Ist. jedoch die Gefäss-,vand nicht aus Glas sondern aus Quarz hergestellt, wird man mit besonderem Vorteil dünne Folien 8 aus llolybdän von weniger als ?0 ,p. Dicke ver wenden, die in eine Kapillare 9 von entspre ehenden Abmessungen lioehvakuumdicht ein geschniolzen sind. Es ist dann erforderlich. für einen geeigneten Mergang zwischen Stift und Folie zu sorgen. Dies kann etwa in der folgenden Weise geschehen, dass die Folie 8 am obern Ende umgefalzt ist.
Vor dem Einsehnielzen der Folie wird der Stift a durch ein Loeli an der Falzstelle in den Falz hineingeführt. Allein durch den beim Ein schmelzen wirkenden Druck der Atmosphäre wird eine sichere Verbindung zwischen Stifts 5 und Folie 8 erzielt. An Stelle dieser Art der Stromeinführun- kann selbstverständlich jede andere Art; Anwendung finden.
Die besondere Wirkungsweise dieser Elek trode ergibt sich anhand der folgenden Be schreibung des Einbrennvorganges: Beine Anlegen der Spannung an die Lampe setzt an den auf den Scheibchen vor handenen Bariumteilchen eine Glimmentla- dung an, die bald in eine Bogenentladunb überschlägt, wenn von zunächst einzelnen Stellen ausgehend, die ganze Elektrode zur Roi;glut sich erhitzt.
Ist dies geschehen, setzt der nunmehr vorhandene Quecksilbernieder druckbogen gleichmässig an der ganzen Ober fläche der Elektrode an, soweit sie aktiviert ist, vorzugsweise jedoch an den Kanten der Plättehen. In dem Masse wie ntin der Dampf druck ansteigt, nimmt der Potentialgradient in der Gasentladung zu. Der Lichtbogen hat daher die Neigung, anstatt seitwärts an den Kanten, an dem Teil der Elektrode anzu- setzen, die dem Leuchtrohr am nächsten zu gewandt ist. Dies ist aber die etwas hervor tretende Spitze des Stiftes 5.
Sobald daher der Dampfdruck einen bestimmten Wert er reicht hat, springt der Lichtbogen nach dem Stift über, da dieser dem Lichtbogen einen etwas kürzeren Weg bietet. Gleichzeitig mit dem Ansetzen an den Stift nimmt die Brenn- spannung plötzlich um etwa 20 Volt ab. Von diesem Zeitpunkt ab setzt der Lichtbogen ausschliesslich an dem Stift selbst an. Die vom Lichtbogen erzeugte Wärme kann daher nach aussen geführt werden, ohne dass an der Elektrode eine Wärmeübergangsstelle zwi schen zwei Metallteilen vorhanden ist, die der Wärmeableitung stets einen gewissen Wider stand entgegensetzt.
Da der Stift nur wenig aus der Fläche der Plättchen herausragt, kann sich sein Vorrat an aktivierenden Stof fen von den Plättchen her stets wieder er gänzen. Anderseits braucht die vom Licht bogen der Elektrode zugeführte Wärme, so bald der Bogen zum Hochdruckbogen gewor den ist, nicht mehr den Weg über die dünnen Plättchen zu nehmen, sondern nur noch über den Stift, ohne dass dann an der Elektrode eine Wärmeübergangsstelle von zwei sich be rührenden Metallteilen, etwa von den Plätt- ehen auf dem Stift, den Wärmeabfluss hin dern kann.
An den Fig. 1 und 4 liegen die Plättchen auf dem Polgefässboden auf. Falls dies zum Beispiel wegen einer zu grossen Wärmeablei tung nicht zulässig ist, so kann ein Abstand zwischen Plättchen und Polgefässboden ge lassen werden. In diesem Falle wird vorteil- hafterweise ein Röhrchen als Abstandhalter zwischen Plättchen und Polgefässboden ein gefügt, oder aber es wird der Stift in Form einer Schleife seitlich ausgebogen oder der Stift zwischen den Plättchen und dem Pol gefässboden breitgequetscht.
Ein einzelnes Plättchen 6 ist in Fig. 7 in vergrössertem Massstab einzeln gezeichnet. Man sieht daraus, dass die Warzen 7 aus dem Blech herausgedrückt sind, jedoch ist auch die Sicherung des Abstandes auf andere Weise möglich. Die Aktivierungsmasse besteht im we sentlichen aus Bariumoxyd, dem zur Ver längerung der Lebensdauer andere Oxyde oder Metalle beigefügt sein können. In das Entladungsgefäss ist eine bestimmte Menge ,Quecksilber eingeführt, die unter Bildung eines hohen überhitzten Dampfdruckes wäh rend des Betriebes vollständig verdampft. Als Zündgas befindet sich in der Röhre Ar gon unter einem Druck von einigen Milli metern.
Die Fig. 2 und 5 unterscheiden sich von den vorhergehenden dadurch, dass statt der kreisförmigen Plättchen 6 solche von qua dratischer Gestalt 10 dargestellt sind. Durch unregelmässige Anordnung der Quadrate wird noch eine die Aufnahme des Oxydes be günstigende grosse Oberfläche erreicht, so dass unter Umständen auf die Anbringung von Warzen oder ähnlichen Abstandhaltern verzichtet werden kann.
In Fig. 3 und 6 sind nicht wie bei den vorhergehenden Figuren, mehrere getrennte Plättchen übereinander geschichtet. Die Plättchen werden vielmehr aus einem Blech streifen 11 aus schwer schmelzbarem Metall, der auf den Stift 5 aufgesteckt ist, durch eine zickzackförmige Falzung erhalten. Auch hier ermöglichen die zwischen den Plättchen befindlichen Zwischenräume die Unterbrin gung einer grossen Menge des Oxydes. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Wärmeableitung vom LichtbogenanSatz- punkt gut und der Übergangswiderstand für den elektrischen Strom vom Metallblech zum Stift besonders niedrig ist.
In der Fig. 3 ist die Folie 8 .gegenüber den Fig. 1 und 2 um 90 gedreht gezeichnet, so dass man deutlich sieht, wie der Stift 5 in dem Falz der Folie liegt. Im übrigen gilt für die an zweiter und dritter Stelle beschriebenen Ausführungsfor men sinngemäss alles das, was für die Fig. 1 und 4 gesagt ist.
Durch diese Gestaltung der Elektrode wird ein zentrischer Ansatz des Lichtbogens sichergestellt. Diese Eigenschaft ist von Vor teil, wenn man Entladungsgefässe aus Glas herstellt, bei denen man bisher zum Schutz des Glases für einen hinreichend grossen A.1)- stand zwischen Wandung und Elektrode oder durch andere Mittel dafür sorgen musste, dass die Wandung nicht durch den Lichtbogen zn heiss wird.
Da diese Elektrode. auch dann noch be friedigend arbeiten kann, wenn ihre Abmes sungen nur wenige Millimeter betragen, kann sie auch bei den sogenannten Superhoeli- drucklampen verwendet werden. Bei derarti gen Röhren ist nämlich der in den Polgefässen verfügbare Raum sehr klein.
Die erfindungsgemässe Entladungsröhre kann besonders so nusbebildet sein, dass sie als L'ltraviolettstrahler für therapeutische oder technische Zwecke oder als Lichtquelle dienen kann.
Bei einer Gleichstromröhre ist die Ka thode als eine Plättchenelektrode nach der Erfindung ausgebildet, während hei. einer Wechselstromröhre mit Stromdurchgang in beiden Richtungen beide Elektroden als Plättchenelektrode ausgebildet sein müssen.