Vorrichtung zum Schmelzen von elektrisch leitendem Material und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schmelzen, von, elektrisch leitendem Material im Vakuum durch Bonibardeinent mit Elektronen.
Die erfindun#gs"-=ässe Vorrichtung weist eine evakuierbare Hülle auf, die einen Behälter für das zu behandelnde Material enthält, über welchem eine thermionische Kathode angeordnet ist, und ist, da durch gekennzeichnet, dass ein wenigstens teilweise zylindrischer Schirm den, grösseren Teil des Ent ladungsraumes, zwischen der Kathode und dem er wähnten Behälter umgibt, wobei der innerhalb des Schirmes gelegene Raum 'gegenüber dem gesamten Inhalt der evakuierbaren Hülle klein ist und mit dem- sel,ben in Verbindung steht.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Ver fahren zum Be-trieb der Vorrichtung, bei welchem Elektronen von der Glühkathodie emittiert werden und, auf das als Anode. wirkende Material auft, reffen.
Das erfindungsge-mässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass innerhalb des im Vakuum angeord neten Behälters, welcher gekühlt wird, ein geschinol- zener See dies Materials durch Elektroneniboilubardie- rung seiner Oberseite aufrechterhalten wird, während der Boden dieses Sees gekühlt wird, so dass hier eine kontinuierliche Verfestigung des Materials stattfindet,. und dass das festgewordene Material kontinuierlich vom Boden des Sees entfernt wird, wobei neues Ma terial kontinuierlich der Oberseite des Sees 2ugeführt wird.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei beispiels weise Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, anhand derer diese Vorrich tungen. sowie Ausführangsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung im einzelnen beschrieben werden, und zwar zeigt: Fig. <B>1</B> einen halbschematischen vertikalen Schnitt durch die erste Aiisführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, welche mit relativ niedrigen Bombardierungspotentialen arbeitet, und Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt einer Vorrichtung, welche mit höheren Potentialen arbeitet.
Die in Fig. <B>1</B> dargestellte Vorrichtung ist auf einem Gestell<B>1</B> in genügender Höhe über dem Boden angeordnet-, um das Herausziehen der gebildeten Bar ren oder Rehilinge. zu ermöglichen. Eine mit einer zentralen öffnung versehene, Grundplafte <B>3</B> wird vom Gestell<B>1</B> getragen, und eineevakuierbare Hülle<B>5</B> ist auf der Gruindiplatte <B>3</B> montiert. Dieser Teil der Vor- riellitung besteht vollständig aus Meitall Bund ist vor zugsweise geerdet.
Die zentrale Öffnung in der Grundplatte<B>3</B> be sitzt im vorliegenden Ausführungsbeispiel Kreisform. Ein elektrisch leitender Behälter<B>7</B> ist unmittelbar über der öffnung an der Grundplatte befestigt. Wegen der hohen thierinischen und elektrisch-en Leit fähigkeit bestelit der Behälter vorzugsweise aus Kup fer. Der Behälter hat die Form eines Ringes oder einer bodenlosen Tasse, und sein Innendurchmiesser ist gleich oder etwas kleiner als derjenige der öff- nung in der Grundplatte.
Eine Kühlschlange<B>9</B> aus KulAerrohr unigibt den Behälter<B>7</B> und ist an ihm angelötet oder sonstwie befestigt, wobei die Ein- 2,angs# und Ausgangsanschlüsse, d#urch, vakuumdichtie D <B>Z></B> Verbindungen in den Wänden der Hülle<B>5</B> gehen.
Die Hülle,<B>5</B> ist mit einerodar mehreren öffnun- .gen versehen, welche miteinem Vakuiumerzeuger <B>11</B> über eine Leitung<B>13</B> verbunden sind. Dile öffnung sollte so gross sein und die Vak-iiumpumpe so kräftig, dass eine rasche anfängliche Evakulerung und stän dige Aufrechterhaltung eines Hochvak.uums in, der Hülle möglich sind.
Solche Vakauinsysteme sind. wohl bekannt und enthalten normalerweise eine grosse Dif fusionspumpe, hinter welcher eine oder mehrere mechanische Pumpen arbeiten. Da solche Anord, nungen gebräuchlich sindl, ist das hier verwendete System nicht im Detail dargestellt. Es sollte jedoch imstande sein, den, Druck in der Hülle auf einem Mikron Quecksilberisäule oder -tiefer zu halten.
Eine elektronenemittierende Kathode<B>15,</B> vor- zugsweiseein Wolframstab oder -draht, ist über dem Behälter<B>7</B> montiert und ist gewendelt, um eine rela- ,tiv grosse emittierende Oberfläche zu besitzen. Der Kathode wird, über isolierte Leitungen<B>17</B> und<B>171</B> Heizstrom durch die Wände des Behälters zugeführt.
Ein Metallschirm<B>19,</B> welcher in der vorliegenden Ausführuno,sform die Formeiner umgekehrten Tasse hat, umgibt die Kathode und einen grossen Teil des Raumes zwischen der Kathode<B>15</B> und dem Behälter <B>7,</B> welcher Raum im Betrieb der Vorrichtung die Ent ladung zwischen der Kathode und dem als Anode wirkenden Behälter 7,mit Inhalt beherbergt. Die iso lierten Kathodenzuführungen durchdringen die Sei- tenwändc des Schirmes, welcher eleiktrisch mit der Kathode verbunden ist, z. B. durch einen Leiter 21. Wie der Behälter<B>7</B> ist auch der Schhun wassergekühlt.
In diesem Falle wird jedoch das Kupferrohr<B>23,</B> das die Kühlschlange bildet, welche den Schirm umgibt " & weise an ihr festgelöt--t ist, durch Isolier- und vorzug dichtungen <B>25</B> durch. die Wände der Hülle geführt. Zwei Leitungen,<B>27</B> und<B>31</B> erstrecken sich durch die Wände der Hülle<B>5</B> und den Schirm<B>19</B> in den Entladungsraum hinein. Sie bestehen vorzugsweise aus einem feuerfesten Isoliermaterial, wie z. B. einem ,keramischen Material. Die erste Leitung<B>27</B> ist rela tiv weit.
Durch sie können die zu schmelzenden Materialien, mit einer regulierten Geschwindigkeit ,kontinuierlich zugeführt werden. Die Ladung kann in üblicher Weise durch einen Trichter in einer Va kuumfalle geliefert werden. Da solche Anordnungen bekannt sind', sind sie nicht dargestellt. Die Leitung <B>27</B> tritt durch eine Vakuumdichtung<B>29</B> in die Hülle ein.
Die zweite Leitung<B>3 1</B> tritt durch eine Dichtung<B>3 3</B> in den oberen Teil der Hülle ein. Diese Leitung hat einen kleinen, Innendurchmesser und dient für die Zufuhr eines kleinen Stromes von chemisch in#akbivem Gas unter geringem Druck in, den Schirm. Das ver- wendete Gas häng gt vom Material der Schmelze ab.
Bei manchen Materialien kann es Stickstoff sein, aber im allgemeinen wird man eines der,einatomigen Gase verwenden, vorzugsweise Argon. Ein Venfil, das bei <B>35</B> schematisch angedeutet ist, reguliert den Gas- ;strom.
Ausserhalb der Hüllc und unmittelbar unter dem .Behälter<B>7</B> ist eine Vakuumdichtung<B>37</B> von der"j--ei- chen Art angebracht, wie sie normalerweise für die Abdichtung beweglicher Wellen verwendet wird), die in evakuierte Hüllen eindringen müssen.
Diese Dich tung bat eine solche Grösse, dass sie, eine Welle ab dichten kann, die denselben Durchmesser hat wie der Behälter<B>7.</B> Beim Beginn des Betriobes der Vorrichtung wird ein, Stab oder Stummel<B>39</B> durch die Dichitung <B>37</B> ein geführt, so dass er einen Boden für den Behälter<B>7</B> bildet.
Dieser Stab kann ein vorher C'ebildeter Bar ren, aus dem zu schmelzendien Material sein, oder es kann einfach ein Stummel aus Stahl odereineim. ande ren Metall sein, der spä#L2r vom,gebildIeten Barren ab.- geschnitten, werden kann, Eine- Ladung Material, welche den Behälter füllt, wird durch die Leitung<B>27,</B> wie bei 41 angedeutet, eingeführt, und die Hülle wird ,ausgepumpt.
Sobald die Evakuierung im wesentlichen vollständig ist, wird aus einer geeigneten Quelle 43 ein Strom duirch, die Kathode<B>15</B> geschickt, bis diese iauf eine Temperatur erhitzt ist, die genügend hoch .ist, um eine reichliche Elektronenemission zu ver ursachen. Dann wird von, einer geeigneten Gleich- Z ,span,nungsquelle, wie z. B. einem Motorgenerator 45, C, eine, Spannung zwischen der Kathode und dem Bc- hälter <B>7</B> angelegt.
Bei der in Fig. <B>1</B> dargestellten Kon- .struktion wird die verwendete Spannung normaler- wAsie in der Nähe von 200 Volt oder weniger limen, wobei der Wert von 200 Volt un-efähr die Grenze darstellt zwischen der Verwendung der in Fig. <B>1</B> dar gestellten, Konstruktion und der Verwendung der in Figg. 2 dargestellten Konstruktion, weiche später be- ,schrieben werden soll.
Es ist jedoch klar, dass dies kein absoluter Wert ist, sondern. nur eine, Angabo der ungefähren Grössenordinung.
Auf dieser Stufe des Betriebes tritt eine gewisse Entladung zwischen der Kathode und der Anode auf, .die vom Behälter und dem darin enthaltenen, Material gebildet wird, aber diese Entladung stellt nur eine relativ kleine Energie dar. Der Schirm<B>19</B> ist auf demselben Potential wie das eine Ende der Kathode und dient<I>dazu,</I> die Kathode weitgehend abzuschir men. Eine starke Raumiladung besteht deshalb im Inneren des Schirmes. Die bestehende Entlad:une, wird durch das Feld zwischen den Rändern des Schinnes, und dem Material im Behälter auf dasselbe fokussiert. Ein geringer Gasstrom. wird dann durch das Ventil <B>35</B> und die Leitung<B>31</B> in den Schirm geführt.
Das so zugeführte Gas wird sofort ionisiert, wodu#rch. zwi schen der Kathode und der vom Material im Behälter gebildeten Anode eine Gilimmentladung entsteht.
Die Art dieser Entladung kann durch die Menge das eingeführten Gases genau gesteuert werden. Wenn zuviel Gas zugeführt wird, bildet sich ein Uchtbogen, wodurch die Entladung auf ein, relativ kleines Gebiet der Anodenoberfläche beschränkt wird. Der Gasstrom ist jedoch so klein, dass dies verhindert wird. Wenn der richtiae Gasdruck herrscht, ist der Raum innerhalb des Schirmes von einer Ionenwolke ausgefüllt, so dass sIch die Entladung über die ganze Oberfläche des Materials im Behälter verteilt.
Die Art der Entladung kann, ziemlich aenau bestimmt werden durch die Stromstärke, welche von einem Amperemeter 47 im Stromkreis angezeigt wird. Die Entladung beschränkt sich automatisch auf die Schmelze im Behälter, wobei praktisch kein Strom auf die Wände des Behälters fliesst. Dies rührt wahr- scheinlich von dem etwas höheren Dampfdruck über dem geschmolzenen Material her, der zur Folge hat, dass in diesem Gebiet mehr ionisierbare Gasteilchen vorhanden sind. Es besteht auch ein steiler Druck gradient im Zwischenraum zwischen dem Behälter und dem Schirm.
Auf jeden Fall tritt die erwähnte Beschränkungein.
Obwohl innerhalb des Schirmes eine bestimmte Gasatmo.sphäre herrscht, ist der Druck darin doch sehr niedrig. Das Entweichen der Gasmoleküle aus dem Schirm -in dien Körper der Hülle ist deshalb eher ein, Diffugionsvorgang als ein eigentlicher Gasstrom.
Nachdem die Molekülc aus dem Schirm in den relativ C, 0,rossen Körper der Hülle entwichen sind, wird ihre mittlere freie Weglänge zu gross, um eine Stossio#nisie- rung zu, gestatten, wie sie im Inneren. des Schirmes auftritt, und deshalb besteht ausserhalb des Schirmes keine Glimmentladung, wobei die entwichenen Mole küle durch das Vakuu#msystDm mit derselben Ge schwindigkeit entfernt werden, wie sie eintreten-.
In Abwesenheit des Schirmes würde die Glinmient- ladung entweder die ganze Hülle ausfüllen, wobei die Energie allgemein vernichtet und, nicht auf die Schineuze konzentriert würde, oder es würde gar keine Glimmentladung auftreten. Wenn zuviel Gas zugeführt wird, oder wenn das Vakuumsysitem ver sagt, tritt eine allgemeine Ionisierung ein, wobei die Glinnnentladung zuerst den Kathodenleitungen folgt und sich dann von der Aussenseite des Schirm-es zu den Wänden der Hülle erstreckt.
Der grössere Teil der Ladungsträger in der Ent ladung sind kniner noch Elektronen, Die positiven Ionen, welche in der Wolke gebildet werden, sind viel schwerer als die Elektronen; sie werden, natürlich sowohl von der Kathode als auch von den Wänden >emeinen, weisen sie des Schirmes angezogene. Im allg eine gleich grosse, aber mit anderen Vorzeichen ver sehene Ladung auf wie die Elektronen, aber wegen ihrer viel grösseren Masse werden sie nur relativ l#angsain beschleunigt. Wenn, sie den. Schirm treffen, wird die durch den. Stoss entstehende Wärme vom Kühlsystem abgeführt. Die, Kathode<B>15</B> wird nicht in dieser Weise gekühlt.
Deshalb ist es möglich, nach dem -sich die gewünschte Entladung eingestelle hat, den von der Quelle 43 gelieferten Strom zu reduzie ren oder vollständig abzustellen, indem die Emis sionstemperatur der Kathode durch die Bombardie rung mit positiven Ionen aufrechterhalten wird. Wenn im Schirm eine zu starke Entladung herrscht, kann die Bombardierung durch positive Ionen ausreichen, um die Kathode zu Überhitzen, so dass sie in einer kür zeren Zeit ausgebrannt ist als in den etwa 2000. Stunden, die als normale Lebensdauer erwartet wer den können. Wie schon erwähnt, kann der Ent ladungsstrom bei einer gegebenen, Spannung zwischen der Kathode und der Anode, durch Regulieren des in den Schirin eingeführten Gasstromes gesteuert werden.
Ein Kriterium für die Stärke der Entladung ist die Erwärraung der Kathode. Im allgemeinen wird man auf jeden, Fall ungefähr 10;% der gesamten im System verbrauchten Leistung für diesen Zweck auf wenden müssen.
So werden in einer kleineren, Ver- suchsa#nila,o"e mit einer 6-kW-Entladung etwa<B>600</B> Watt für die Heizuno, der Kathode benötigt, ob nun diese Leistung von der Quelle 43 geliefert werde oder durch die lonenbon:lbeidierung.
Wenn die Entladung am Anfang die zu schmel zenden losen Teilchen erreicht, ist die Wärmelei-tung zwischen denselben relativ gering, und die Teilchen an der Oberfläche der Charge im Behälter schmelzen rasch, worauf sie nach unten ad den Boden des Behälters und nach aussen gegen,die Wände fliessen. Bei der Berührung mit der gekühlten Wand tritt eine sofortige Verfestiggung ein, und ein Temperaturgra,- dientbildet sich von der Mitte nach aussen gegen die Ränder.
Das anfänglich geschmolzene Material ver- schiniht mit dem Stummel<B>39.</B> Das Material schrumpft bei der Verfestigung und zieht sich dabei von den Wänden des Behälters zurück. Im Betrieb wird der Barren kontinuierlich zurück.,gezogen, um damit Material durch den Boden des Behälters mit derselben Geschwindigkeit zu entfernen, mit welch-er es durch die Leitung<B>27</B> dem oberen Teil zugeführt wird. Der Burren kann beim Austritt von Zeit zu Zeit abgeschnitten werden, um Stücke der #erforder- lichen Länge zu bilden.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsforin der Vorrichtung nach der Erfindung gleicht im wosent- lichen dar in Fig. <B>1</B> dargestellten, was die Hülle selbist, den Behälter und das Vakuumsystem angeht.
Die Teile, welche dieselben Funktionen ausüben, sind im allgemeinen mit denselben überweisungen be#zeich- riet; sie sind durch Striche unterschieden, Mio ein Funktionsunterschied oder ein wesentlicher Kon, struktionsunteTschied besteht.
Die, in Fig. 2 dargesteUte. Vorrichtung ist dazu eingerichtet, mit höheren Spannungen. zwischen Ka thode und Anode und niedrigeren Strömen zu alibei- ten. Der Hauptunterschied zwischen der Konstruk tion nach Fig. 2 und dewjenigen. nach Fig. <B>1</B> liegt im Schirm<B>191.</B> Wie im Falle, der Fig. <B>1</B> ist der Schirm wassergekühlt, aber dies ist nicht immer nötig, und der Schirm wird deshalb ausser von, den Kühlleitun# ,gen<B>23</B> noch: von Trägem<B>51</B> getragen,.
Wie dair- gestellt, ist jedoch an einer Stelle die Wolfranistab- kathode mit dem Schirm verbunden.,Die beiden An, schlüsse )sind durch Öffnungen in der Wand des Schirmes herausge)führt. Sie sind wie vorher über isolierte Leitungen<B>17</B> durch die, Wand der Hülle<B>5</B> angeschlossen.
In diesem Falle ist der Schirm<B>19'</B> oben offen, und des-halb kann die Leitung<B>27'</B> das zu schmelzende Material direkt durcili diese. Öffnung in den, Behälter fallen lassen. Wie beim ersten Bei spiel tritt auch hier die Leitung<B>31</B> du#rch den oberen Teil der Hülle ein, ium dem Elektronenstroin Gas zuzuführen.
<B>.</B> Wegen dem offenen Aufbaw des, Schirmes ist der Druckgradient zwischen ihrem Inneren und dem Kör per der Hülle viel geringer als bei der ersten Aus führungsform. Der Druck innerhalb des Schirmes kann jedoch hoch genug gemacht werden, um eine Glimmentladung aufrechtzuerhalten, aber wegen der stark verminderten Anzahl von ionischen Ladungs trägern kann zwischen. der Kathode und der Anode eine viel höhere Spannung angelegt werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung nach, der Erfindung ist daher im Vergleioh zu der in Fig. <B>1</B> daeggstellten eine Hochspannungs-Nieder- strom-Vorrichtung-. Jede der beiden Anordnungen hat gewisse Vorteile. Das Isolationsproblern. ist bei der in, Fig. <B>1</B> dargestellten Ausführungsform einfacher.
Die, in Fig. 2 dargestellte Ausführungsfonn benötigt dafür eine geringere Kathodenemission für dieselbe Leistung, und deshalb ist der Gesarntwirkungsgrad etwas besser. Es ist klar, dass in, der Konstruktion ,ach Fig. 2 ein Feld zwischen der Kathode<B>15</B> und der oberen Wand der Hülle<B>5</B> besteht, und man könnte erwarten" dass längs diesem Feld eine Ent ladung stattfindet.
Dies ist aus einer Reihe von Grün den nicht der Falil; die Kathode ist in der Form einer Schlaufe, in der Nähe. der Aussenwand<B>des</B> Schirmes angeordnet und wird durch den Flansch<B>53</B> teilweise abgeschirmt, der den oberen Teil des Schirmes teil weise abschliesst. Die meisten Felfflinien vom oberen Teil der Hülle endigen deshalb auf diesem Flansch, so dass das<B>Feld,</B> welches an die Kathode selbst ge langt, nuT relativ schwach ist.
Ausserhalb dieses Flan sches ist der Druck zu gering, um eine Glimment- ladung aufrechtzuerhälten, wobei der Druck an der öffnung- im wesentlichen ebenso niedrig ist wie im Körper der Hülle. Der höchste Druck im Schirm herrscht etwas unterhalb der Kathode zwischen, der Kathode und der Anode. Indiesern, Gebiet wird das Gas ionisiert, die Raumladung wird weitgehend neu- trallsiert, und die auftretende Entladung ist gegen über anderen.
Wegen zwischen der Kathode und der Hülle so niederohmig, dass die Entladung längs die ser Streupfade vernachlässigbar ist. Der höchste Druck herrscht wahrscheinlich. unmittelbar über der Mitte der Schmelze, wo sich, sowohl lonisierte Mole küle des Dampfes der Schmelze als auch ionisierte Moleküle des zugefährten Gases befinden. Wie im Falle der Niederspannungsentladung entsteht dadurch eine Art Glasfokussierung, welche die Entladung auf die Oberfläche der Schmelze beschränkt, wobei prak tisch, kein Raumstrom auf die Wände des, Behälters <B>7</B> fliesst.
Die Entladung unterscheidet sich nur in der Stärke vonderjeniggen, die in Verbindungmit Fig. <B>1</B> beschrieben, wurde, und die Arbeitsvorgänge sind mit denjenigen der Fig. <B>1</B> identisch> was die Zufuhr des Gases, dir, Behandlung der Schmelze und das Ziu- rückziehen des Barrens betrifft.
In beiden Fällen ist die Art der Eiftladung von einem Lichtbogen streng zu unterscheiden. Die letz ter-- Entladungsart ist gekennzeichnet durch einen begrenzten Kein aus ionisiertem und gut leitendem Gas, und die Entladung endigt in einem kleinen Heck auf der Anodenoberfläche und ähnlich auf der Ka thode. Es ist bekannt, dass ein Bogen eine fallende Charakt,erlsük -hat, das heisst, dass in einem einmal begonnenen Bogen der Strom ansteigt und die Span nung sinkt, 'bis ein, Gleichgewicht erreicht wird durch eine Begrenzung des Stromes durch, einen Wider stand Ün. Speisekreis ausserhalb des Bogens selbst.
Dies rührt von der vollständigen Neutralisierung der Raumladung durch positive Ionen im Entladung- wege her. Wo im Entladüngsweg genug ionisierbare Moleküle vorhanden sind, um diese Neutrallsierung zu, bewirken,
hat eine Änderung des Gasdruckes kei nen wesentlichen Einfluss auf den Stromfluss. Die im vorliegenden System verwendete Entladungsart ist viel wenig ger dicht. Im Bereich der Gasdrücke, in wel- chern. diese Art der Entladung auftritt, ist die Zahl der Gasmoleküle, welche positive Ionen bilden kön nen, so beschränkt, dass die Raumladung von den gebildeten Ionen,
nur teilWeise neutralisiert wird. Der Strom der Entladung ist eine direkte Funktion des Gasdruckes. Die Charakteristik der Entladung ist steigend und nicht fallend, und deshalb ist ein Schutz widerstand ausserhalb dez Entladung zur Aufrecht erhaltung der Stabilität nicht erforderlich. Der Druck, welcher zur Alufrechterhaltung einer Bogenentladung nötig ist, ist mehrere Grössenordnungen höher als der in der Konstruktion nach Fig. <B>1</B> verwendete, welcher ,seinerseits s#cho#n höher ist als derjenige nach Fig. 2.
Es wäre bei beiden dargestellten Ausführungsfor men möglich, mit einer reinen Elektronenentladung zwischen der Kathode und der Schmelze zu arbeiten; dazu müsste nur die Gaszufuhr vollständig abgestellt werden; dies würde für die Entladung eine viel höhere Spannung als für den vorliegenden Fall, wo Gas zu geführt wirdi, erfordern. Der Abstand zwischen Ka thode und, Anode ist in Fig. 2 geringer, und, die Ka thode ist weniger wirksam abgeschirmt, so dass weni ger Feldlinlen auf dem Schirm endigen und eine ge ringere Raurnladung entsteht.
Wenn in der Vorrich tung der Fig. 2 die Gaszufuh#r allmählich verringert wird, verschwindet die Glasfokussierungswirkung nach und nach, und die Form des Schirmes wird wichtiger, da das Feld im Zwischenraum zwischen dem Schirm und dem Behälter die Eigenschaften der Elektronenlinse und das Gebiet bestimmt, in welchem die Entladung die Schmelze trifft. Die cinwärts geneigten Wände im Schirm, wie sie in Fig. 2 dar gestellt sind, welche teilweise die Form des Feldes bestimmen, sind bei geringeren, Drucken notwendiger als bei höheren. Am Hochdruckende des Bereiches, an, welchem -eine beträchtliche Gasmenge in den oben offenen.
Schirm eingeführt wird, können die Wände wie bei dem geschlossenen Schirm zylindrisch sein:.
Es ist bekannt, Metalle unter Valkuum durch eine Elektronenentladung zu schmelzen. Wie es in der Literatur beschrieben ist, wurde dir, Entladung<B>je-</B> doch zur Erhitzung eines Kohlegefässes verwendet, welches das Metall enthielt, und es wurde nicht ver sucht, die Entladung auf die Oberfläche des Mate rials zu fokussieren, das in einem relativ kalten Be hälter enthalten ist. Der hier verwendete Behälter ist nicht ein Schmelztiegel im üblichen Sinne des, Wortes, da die Hitze der Schmelze nicht durch ihn zugefährt wird, und da das geschmolzene Material nicht mit ihm in, Berührung bleibt.
Tatsächlich wird, das ge schmolzene Material in einem<B>Gefäss</B> aus derselben Substanz in der festen Phasegehalten. Die Schmelze wird deshalb nicht durch. Material verunreinigt, das aus der Wand des Behälters aufgenommen, wird. Wei ter ist es klar, dass durch Reduktion der Kühlmittel- zirkulation, in der Schlange<B>9</B> erreicht werden kann, dass sich die Schmelze nur in einer Schicht um Um fang verfestigt, wodurch das Material selbst eine Aus- trittsöffnung 'bildet, durch welche es in flüssiger Form entfernt werden kann,
-um es in anderer als der dargestellten Bairrenform zu giessen-. Auch bei dem in Verbindung mit Fig. <B>1</B> beschriebenen Nieder- span,n#ungsbetrielb ist der Gasdruck innerhalb des Schirmes viel' kleiner als bei einer Bogenentladung und auch viel kleiner als, die Dampfdrücke, die noir- malerweise durch das, Freiwerden von gelösten und eingeschlossenen Gasen entstehen.
Bei Bogenentla dungen, muss das nicht der Fall sein, so dass Verunrei nigungen durch die den Bogen umgebende, Atmo sphäre möglich sind, wozu die Störung durch Kon- vektionsiströme kommt, welche die Anwendung von Bogenentladungen auf das Schmelzen von amorphen Pulvern verunmöglicht. Während also die verwende ten Drücke zwischen denjenigen liegen, die bisher üblich waren, ist die verwendete Entladung von & n bisherigen. nicht nur in der Stärke, sondern in, der Art verschieden.
Es sind viele Modifikationen der Form der Ka thode, des Schirmes und des Behälters möglich. Der Schirm hat den doppelten Zweck, das Gebiethöhe- ren Druck-es zu, begrenzen und als Foku:ssierelek- trode zu wirken, und seine Form kann deshalb in weiten Grenzen geändert werden-, um die Grösse, Form und relative Konzentration der Entladung zu verändern,. Die dargestellten besonderen Ausfüh- rungsfonnen, soRen deshalb nicht Begrenzungen der Grundidee der Erfindung bedeuten.
Das beschriebene Verfahren und die dargestell,- ten und beschriebenen Vorrichtungen sind besonders geeignet zum Schmelzen von Materialien mit hohen Schmelzpunkten, von chemisch sehr aktiven Mate rialien undi von, Materialien, dile am leichtesten in un- homogener Form, z. B. in Form von Schwämmen, Körnern oder Pulvern erhältlich, sind und/oder einen relativ hohen elektrischen Widerstand haben, so dass sie nicht durch Induk-tions:hei#5u.ntg werden können.