Elektrische Gasentladungsröhre. Die Erfindung bezieht sich auf elektri sche Gasentladungsröhren, worunter hier nicht nur Röhren zu verstehen sind, die mit einem oder mehreren Gasen gefüllt sind, son dern auch solche Röhren, die eine Füllung aus Dampf oder ein Gasdampfgemisch ent halten. Um die in diesen Röhren erzeugten ultravioletten Strahlen in sichtbare Strahlen umzuwandeln, hat man bereits lumineszie rende Pulver benutzt, die durch ultraviolette Strahlen zum Fluoreszieren gebracht werden und dann Strahlen grösserer Wellenlänge aussenden. Hierdurch wird die Menge sicht baren Lichtes gesteigert und auch die Farbe des durch die Entladung erzeugten Lichtes kann hierdurch geändert werden.
Das von den Gasentladungsröhren ausgesandte Licht weist nämlich in der Regel kein kontinuier liches Spektrum auf. Die lumineszierenden Stoffe können dazu benutzt werden, dem von der Entladung erzeugten Licht Strahlen zu zufügen, die in diesem Licht nicht oder nur in ungenügendem Masse vorhanden sind. Jeder lumineszierende Stoff emittiert nur Strahlen von Wellenlängen eines beschränk ten Wellenlängengebietes. Um dem von der Entladung emittierten Licht Strahlen aus andern Teilen des Wellenlängenbereiches zu zufügen, hat man bereits vorgeschlagen, ein Gemisch von lumineszierenden Pulvern zu verwenden, die verschiedene Emissionsspektra aufweisen.
Es ist zum Beispiel bekannt, die Wand einer Quecksilberdampfentladungs- röhre mit einer Schicht eines Gemisches von gelblich fluoreszierendem Zinksilikat und blaufluoreszierendem Kalziumwolframat zu bedecken. Die Fluoreszenz der beiden Stoffe wird dann durch die Strahlen erzeugt, die von der Entladung emittiert werden.
Die Erfinder . haben festgestellt, dass die Verwendung derartiger Gemische mit Nach teilen verbunden ist, insbesondere dann, wenn die lumineszierenden Pulver von Strahlen verschiedener Wellenlängen angeregt werden. Ebenso wie verschiedene Stoffe Lumines- zenzstrahlen verschiedener Wellenlänge aus- strahlen können, kann auch die Wellenlänge der die Lumineszenz erzeugenden Strahlen verschiedener lumineszierender Stoffe ver schieden sein. Hierbei sei bemerkt, dass im allgemeinen die Fluoreszenz eines lumines zierenden Stoffes nicht ausschliesslich von Strahlen einer bestimmten Wellenlänge, son dern von Strahlen eines bestimmten Wellen längenbereiches erzeugt wird.
Diese Strah len werden von dem lumineszierenden Stoff absorbiert und die absorbierte Energie wird teilweise wieder in Form von Lumineszenz- licht emittiert. Hierbei handelt es sich so mit um eine nützliche Absorption, die nicht ziz verwechseln ist mit der Absorption von Lichtstrahlen, die dann auftritt, wenn diese Strahlen ein Medium durchlaufen, das über haupt nicht luminesziert oder jedenfalls von diesen Lichtstrahlen nicht zur Fluoreszenz angeregt wird.
Die erwähnte, zur Erzielung der Lumineszenz nützliche Absorption ist jedoch nicht für alle Strahlen aus dem die Lumineszenz anregenden -\Vellenlängengeliiet gleich, sondern besitzt ein Maximum bei einer bestimmten Wellenlänge dieses Gebietes. Die Wellenlänge, bei der dieses Maximum auf tritt, wird gewöhnlich dazu benutzt, um das Wellenlängenband, auf das der lumineszie rende Stoff anspricht, anzudeuten. Es. ist je doch nicht unbedingt, erforderlich, dass diese Wellenlänge in der von der Entladung er zeugten Strahlung, die den lumineszierenden Stoff zur Fluoreszenz bringt, vorhanden ist, weil auch die andern Strahlen des genannten Wellenlängengebietes diese Wirkung haben.
Wenn man eine lumineszierende Schicht hat, die aus einem Gemisch lumineszierender Pulver besteht, von denen das eine Pulver von einer kleineren Wellenlänge angeregt. wird als die andern, und alle Pulver des Ge misches von den durch die Entladung erzeug ten Strahlen zur Fluoreszenz gebracht wer den, so treten, wie bereits erwähnt, Nachteile a.uf. Es hat sich gezeigt, dass diese Naeliteile durch die willkürliche Verteilung der ver schiedenen Pulver in der lumineszierenden Schicht verursacht werden.
Hat man zum Beispiel ein Gemisch von zwei lumineszie- renden Pulvern A und B, dann liegen in einem bestimmten Teil der gemischten Schicht Teilchen des Stoffes 3 an der der Entladung zugekehrten Seite, die hierbei Teilchen des Stoffes B bedecken. In einem andern Teil der Schicht ist jedoch das Umgekehrte der Fall.
Wird die Lumineszenz des Stoffes B von einer Wellenlänge Lii erzeugt, die grö sser als die die Lumineszenz des Stoffes < I erzeugende Wellenlänge L_\ ist, so absorbiert der Stoff B in der Regel die Strahlen der Wellenlänge L_@ in stärkerem (.schädlichem) Masse, als der Stoff 11 die Strahlen der NVel- lenlänge Li;
absorbiert. An den Stellen, an denen sich der Stoff B an der der Entladung zugekehrten Seite der lumineszierenden Schicht befindet. Lind den Stoff A bedeckt, verursacht der Stoff B somit eine relativ starke Absorption der Wellenlänge, die den Stoff A zum Lumineszieren bringt. An jenen Stellen der Schicht, an denen der Stoff .l r<B>f</B> her der Etitladung gelegen ist. findet diese ui Absorption nicht statt und ist auch die Ab sorption der Wellenlänge Ls verhältnismässig geringer.
Die Folge hiervon ist, da,ss sich im erzeugten Luinineszenzlicht in bezug auf dessen Farbe und Intensität Unterschiede er geben.
Es bat sich weiter gezeigt, dass es beim Auftragen von gemischten lumineszierenden Pulvern auf die Röhrenwand schwierig ist, eine genügende Homogenität des Gemisches zii erhalten, so dass auch aus diesem Grunde örtliche Unterschiede des emittierten Lumi- neszenzliclites auftreten können.
Die Erfindung bringt hierin eine Verbes serung durch Anwendung mindestens zweier lumineszierender Schichten, die derart hin tereinander aalgeordnet sind, dass die Lumi- neszierung der von der Entladung entfern teren, lumineszierenden Schicht von Strahlen grösserer Wellenlänge der von der Entladung erzeugten Strahlen c: rzeugt1 wird, als diejenige der näher der Entladung befindlichen, lumi neszierenden Schicht.
Von der Entladungs strecke aus gesehen ist somit die Reihen folge der fluoreszierenden Schichten derart, dass die Wellenlänge der die Lumineszenz der verschiedenen Schichten erzeugenden Strahlen zunimmt.
Bei der Verwendung zweier lumineszie render Pulver kann man zum Beispiel zuerst das von den längeren Wellenlängen ange regte Pulver auf der Innenseite der Wand der Entladungsröhre oder einer die Röhre umgebenden Hülle auftragen und hiernach diese erste lumineszierende Schicht, ge gebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Binde mittels, mit dem lumineszierenden Pulver bedecken; das von einer kürzeren Wellen länge zur Lumineszenz angeregt wird. Im Falle einer Niederdruckquecksilberdampf ent- ladungsröhre kann die Glaswand., z.
B. an der Innenseite mit einem blaufluoreszieren den Zinksulfid bedeckt werden, das in be kannter Weise an der Wand zum Beispiel so befestigt werden kann, dass zunächst die Wand mit einer dünnen Schicht von als Bindemittel dienender Phosphorsäure bedeckt wird und auf diese das Zinksulfid aufgetra gen wird. Hierauf kann auf diesen lumines zierenden Stoff eine Schicht rotfluoreszieren den Zink-Kadmium-Silikats aufgebracht wer den, die durch eine beträchtliche kürzere Wellenlänge zum Fluoreszieren gebracht wird, als das erwähnte Zinksulfid. Ge gebenenfalls kann man auf die Zinksulfid schicht zuerst noch etwas Phosphorsäure auf tragen.
Die Linie 2537 R wird von der Zink- Kadmium-Silikatsehicht stark absorbiert und in Fluoreszenzlicht umgewandelt, während die Linie 3600 A nur in geringem Masse absor biert wird. Diese Wellenlänge kann somit, nur wenig geschwächt, auf das Zinksulfid einwirken.
Es ist offensichtlich, dass das Auftragen der lumineszierenden Pulver in der erwähn ten Reihenfolge, verglichen mit dem Fall umgekehrter Reihenfolge, von grossem Vor teil ist, wenn man sich vor Augen hält, dass die Zinksulfidschicht, die sich dann näher der Entladung befinden würde, die Linie 2537 R stark absorbieren würde, so dass die Strahlen dieser Wellenlänge die Zink-Kad- mium-Silikatschicht nur in sehr geschwäch- tem Zustand erreichen würden. Die Licht ausbeute dieser Röhre ist daher auch bedeu tend geringer als diejenige der erfindungs gemässen Entladungsröhre.
In einem bestimmten Falle wurde zum Beispiel festgestellt, dass das Umringen einer Quecksilberdampfentladung mit einer Zink sulfidschicht und letzterer mit einer Zink- Kadmium-Silikatschicht eine Steigerung der Lichtemission um<B>135</B> % verursachte. Wird jedoch die Reihenfolge der lumineszierenden Schichten umgekehrt, so wird eine Stei gerung der Lichtemission um 300 % erhalten.
Vorzugsweise werden die lumineszieren den Pulver derart gewählt, dass die Lumines- zenzstrahlen der einen Schicht von der auf sie folgenden lumineszierenden Schicht mög lichst wenig absorbiert werden. In dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde deshalb auch ein weissgefärbtes Zinksulfid derartiger Beschaffenheit verwendet, dass die Lumineszenzstrahlen des Zink-Kadmium- Silikats gut durchgelassen wurden.
Werden die lumineszierenden Pulver auf der von der Entladungsstrecke abgekehrten Seite der Wand der Röhre oder einer sie um gebenden Hülle aufgetragen, so muss zuerst die fluoreszierende Schicht geformt werden, deren Fluoreszenz durch die kleinere Wel lenlänge erzeugt wird, worauf diese Schicht mit einem fluoreszierenden Pulver bedeckt wird, das von einer grösseren Wellenlänge zur Fluoreszenz gebracht wird. In diesem Falle muss jedoch die schädliche Absorption der die Lumineszenz erzeugenden Strahlen in dieser Wand berücksichtigt werden, die aus einem Material angefertigt werden muss, das diese Strahlen möglichst gut durchlässt. Es ist deshalb in der Regel vorteilhaft, die Pulverschichten an der der Entladung zu gekehrten Seite der Wand anzubringen.
Das aufeinanderfolgende Auftragen der Pulverschichten, wie obenstehend beschrie ben, muss mit der notwendigen Sorgfalt vor genommen werden, um eine unerwünschte Vermischung der lumineszierenden Pulver zu vermeiden. Die Wärmebehandlung, der die Schichten nach dem Auftragen meistens un- terworfen werden müssen, kann die Gefahr der Vermischung noch weitergehend steigern. Häufig tritt auch die Schwierigkeit. auf, da.ss die zweite lumineszierende Schicht. an der ersten Schicht schlecht haftet.
Es ist deshalb vorteilhaft, die lumines zierenden Schichten nicht unmittelbar auf einander aufzutragen, sondern dieselben von einander zu trennen, z. B. durch eine Glas wand. Das durch die kleinere Wellenliirige zur Lumineszenz angeregte, lumineszierende Pulver kann auf der Seite der Wand der Röhre oder einer Hülle aufgetragen werden, die der Entladungsstrecke zugekehrt ist. Die durch die Strahlen grösserer Wellenlänge zur Fluoreszenz gebrachte, fluoreszierende Schicht kann auf der von der Entladungs strecke abgekehrten Seite dieser Wand auf getragen werden.
Bei Verwendung des ge nannten Zink-Kadmium-Silikats und Zink sulfits kann man, zum Beispiel den ersteren Stoff auf der Innenseite der Röhrenwand und den letzteren auf der Aussenseite dieser Wand oder einer die Röhre umgebenden Hülle auftragen. Ulan kann auch die Zink Kadmium-Silikatschieht auf der Aussenseite der Röhrenwand und die Zinksulfidschicht auf einer die Röhre umgebenden Hülle an bringen.
Um gegenüber diesen Beispielen kleinere schädliche Absorptionsverluste zu erhalten, wird vorzugsweise mindestens einer der lu mineszierenden Stoffe im Material einer Glasschicht angebracht. Man kann zum Bei spiel die Röhrenwand oder die Wand einer die Röhre umgebenden Hülle aus einem lumi neszierenden Glas herstellen. das durch Strah len grösserer Wellenlänge zur Lumineszenz angeregt wird und die Innenseite dieser Wand mit einer lumineszierenden Pulver schicht bedecken, die durch eine kleinere Wellenlänge zum Lumineszieren gebracht wird.
Gute Resultate wurden zum Beispiel durch eine in der Zeichnung als Ausfizh- rungSbeispiel dargestellte Quecksilberdampf entladungsröhre erzielt, deren Wand aus einem grünfluoreszierenden Uranglas 1 her- gestellt war, das an der Innenseite mit einer Schicht 2 eines grünfluoreszierenden Zink silikat (Willemit) bedeckt war. Die Fluores zenz des Uranglases wird durch grössere Wellenlängen erzeugt als diejenige der Sili- katschicht.
Umgibt man die Entladungsröhre mit einer Hülle aus fluoreszierendem Glas, so kann das durch die kürzeren Strahlen zur Lumineszenz gebrachte lumineszierende Pul ver auch auf der Aussenseite der Wand der Röhre selbst aufgetragen werden.
Soll die fluoreszierende Pulverschicht auf der Aussenseite des lumineszierenden Glases aufgetragen werden, so muss die Lumines zenz des lumineszierenden Glases durch eine kleinere Wellenlänge erzeugt werden kön nen als das lumineszierende Pulver.
Es kann auch mehr als eine Schicht lumi neszierenden Glases ange,#vendet werden, die gegebenenfalls aufeinander angebracht wer den, so dass dann eine Wand erhalten wird. die zwei oder mehr Schichten lumineszieren den Glases aufweist, die in Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen derart ange bracht sind, dass die Lumineszenz des der Entladung näher liegenden Glases durch eine kleinere Wellenlänge erzeugt wird als diejenige des Glases, das von der Entladung weiter entfernt ist.
Die Entladungsröhre kann zum Beispiel aus einem Duplexglas her gestellt sein, dessen Innenschicht aus lumi neszierendem Kupferglas und dessen Aussen schicht aus lumineszierendem Iranglas be sieht.