DE681041C

DE681041C - Hochdruckmetalldampfentladungsroehre

Info

Publication number: DE681041C
Application number: DEN39815D
Authority: DE
Inventors: Dr Willem Elenbaas; Dr Aart Van Wijk
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1936-09-01
Filing date: 1936-09-01
Publication date: 1939-09-13
Also published as: NL50279C; US2135701A; GB479011A; FR826103A

Description

Hochdruckmetalldampfentladungsröhre Es ist bekannt, Hochdruckmetalldamp.fentladungsröhren mit einer oder mehreren Hauptglühelektroden aus schwer schmelzbarem Metall zu versehen. Eine solche Elektrode ist dem Ein-Ruß einer Hochdruckmetalldampfentladung, die sich bekanntlich durch eine Einschnürung der Entladung von einer Niederdruckentla.dung unterscheidet, sehr gut gewachsen, so daß die Röhre eine lange Ixb,ens@@ dauer aufweist. Sie zeigt jedoch den Nachteil einer höheren Zündspannung. Um diesen Übelstand zu vermeiden, kann man dieser Elektrode in bekannter Weise eine Hilfsglühelektrode zuordnen, die mit stark elektronenemettierendem Material, z. B. Erdalkalidioxpd, versehen ist. Diese Hauptelektrode und Hilfselektrode werden nun derart angeordnet, daß bei der Zündung die Entladung an der Hilfselektrode ansetzt, jedoch bei höher werdendem Dampfdruck auf die Hauptelektrode aus schwer schmelzbarem Metall übergeht. Man hat dazu diese Hauptelektrode etwa mit Hilfe eines Stieles an der Hilfsglühelektrode befestigt und, von der Entladungsbahnaus gesehen, vor dieser Hilfselektrode angeordnet, so daß sie nach erfolgter Zündung durch die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung geheizt wird. Der Augenblick des überspringens der Entladung von der Hilfselektrode auf die Hauptelektrode soll nun durch geeignete Bemessung des Abstandes zwischen Hilfs- und Hauptelektrode eingestellt werden. Je kürzer dieser Abstand gewählt wird, um so länger wird .es dauern, bevor die Entladung überspringt, d. h. um so höher wird der Dampfdruck beim Überspringen geworden sein.
Bei einer bestimmten Länge der im normalen Betrieb benutzten Entladungsbahn bedeutet jedoch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Haupt- und Hilfselektrode eine Verlängerung der von der Hilfselektrode ausgehenden Entladungsstrecke, die beim Inbetriebsetzen gezündet werden muß, was somit eine Vergrößerung der Zündspannung mit sich bringt. Überdies hat eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Haupt- und Hilfselektrode den Nachteil, daß der Raum hinter der Hauptelektrode größer wird, wodurch die Gefahr entsteht, daß dieser Raum beim Betrieb der Röhre eine zu niedrige Temperatur erhält. Dieser Gefahr muß dann wieder durch besondere Maßnahmen, wie wärmeisolierende Einkapselung des Rohrendes oder Erhitzung des Rohrendes durch Heizkörper, begegnet werden.
Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruckmetalldampfentladungsröhren mit mindestens einer Hauptglühelektrode aus schwer schmelzbarem Metall und einer, von der Entladumgsbahn aus gesehen, hinter dieser Hauptelektrode angeordneten, mit stark elektronenemittierendem Material versehenen Hilfsglühelektrode, die bei der Zündung der Röhre als Ansatzstelle der Entladung dient, welche jedoch bei höher werdendem Dampfdruck auf die Hauptelektrode übergeht, und h,ät zum Zweck, den Übergang der Entladung in sicherer Weise und mit einfachen Mitteln zu ermöglichen und dabei die obenerwähnten Übelstände zu beseitigen.
Gemäß der Erfindung wird zwischen dem Stromzuführungsdraht der Hauptelektrode und dem Stromzuführungsdraht der Hilfselektrode ein nicht mit der Hauptentladungs: bahn in Reihe liegender Widerstand angeordnet.
Bei Wechselstrqmbetrieb wird die Röhre mit zwei solchen Elektrodensätzen versehen; bei Gleichstrom genügt nur ein solcher Elektrodensatz, der als Kathode benutzt wird, während die Anode anders konstruiert sein kann.
Bei der Zündung der Röhre setzt die Entladung zuerst an der Hilfselektrode an, die von einem besonderen Heizstrom oder zweckmäßiger durch die Entladung geheizt wird, so daß der Strom über den Widerstand gießt. Die Röhre erwärmt sich, wodurch der Dampfdruck und der Spannungsgradient (Spannungsabfall je Längeneinheit der Entladungsstrecke) steigen. Wenn der Strom mit kleinerem Spannungsverlust über die Hauptelektrode fließen kann, hat die Entladung die Möglichkeit, von der Hilfselektrode auf die Hauptelektrode überzugehen. Die Zeitspanne zwischen der Zündung und diesem Übergang kann durch Einstellen der Größe des Widerstandes geregelt werden und kann derart eingestellt werden, daß die Hilfselektrode im Niederdruckgebiet und die Hauptelektrode im Hochdruckgebiet der Entladung den Strom führt. Die Einstellung des Widerstandes kann nach Abschmelzen des Entladungsraiunes vorgenommen werden. Auch kann die erwähnte Zeitspanne nach Fertigstellen der Röhre geändert werden, ohne daß im Innern der Röhre etwas geändert zu werden braucht. Der Abstand zwischen der Haupt- und Hilfselektrode kann unabhängig von der erwünschten Zeitspanne zwischen Zündung und übergehen der Entladung so gewählt werden, wie es mit Hinsicht auf die Zündspannung und Erwärmung der Röhre am günstigsten ist.
Das sichere und schnelle Aufheizen der Hauptelektrode kann noch dadurch gefördert werden, daß; von- der Entladungsbahn aus gesehen, vor der Hauptelektrode in bekannter Weise ein mit einer Öffnung versehener Schirm angeordnet wird, der die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung zusammendrängt und längs der Hauptelektrode führt. Dieser Schirm fängt auch einen großen Teil der von den Elektroden zerstäubten Materialteilchen auf.
Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Entladungsröhre gemäß der Erfindung dar. Fig. i gibt einen Längsschnitt dieser Röhre wieder; Fig. 2 zeigt perspektivisch eine Hauptelektrode dieser Röhre.
Die abgebildete, aus Quarz bestehende und zum Aussenden von sichtbarem Licht oder ultravioletten Strahlen geeignete Entladungsröhre i ist zylinderförmig und enthält an jedem Ende eine in der Rohrachse angeordnete wendelförmige Hilfselektrode 2, die mit einem Gemisch von Barium- und Strontiu-moxyd bedeckt ist. Vor jeder Elektrode 2 befindet sich eine Hauptelektrode 3, die aus einem Wolframdraht besteht; der einen senkrecht zu der Rohrachse stehenden, ungefähr kreisförmigen Teil q. (Fig. 2) und einen in der Rohrachse- liegenden Teil 5 besitzt. Die Röhre enthält weiter zwei Quarzschirme 6, die je eine zentrale Öffnung 7 aufweisen, welche sich in kurzem Abstand vor dem Elektrodenteil5 befindet. Um einen guten Ausgleich des Gas- und Dampfdruckes im mittleren Röhrenteil und in den Rohrenden zu erleichtern, können die Schirme 6 an ihren Rändern noch eine oder mehrere <5ffnungen aufweisen.
Zwischen dem Stromzuführungsdraht ä jeder -Elektrode 3 und dem Stromzuführungsdraht 9 jeder Hilfselektrode 2 ist außerhalb des Entladungsraumes ein Widerstand io geschaltet. Zweckmäßig wird dieser Widerstand im Sockel angeordnet, so daß die fertige Entladungsröhre nur zwei Kontakte aufweist, die, wie in der Zeichnung gestric elt angegeben ist, über eine Vorschaltdrosselspule i i an, eine Wechselstromquelle 12 angeschlossen werden können.
Die Röhre ist mit einer Edelgasfüllung, z. B. bestehend aus Argon unter einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule, versehen und enthält überdies eine Menge Quecksilber, die zweckmäßig derart dosiert wird, daß die ganze Menge bereits verdampft ist, bevor die Röhre ihre normale Betriebstemperatur erreicht hat, so daß der Quecksilberdampf beim Betrieb ungesättigt ist -und der Dampfdruck sieh bei Schwankungen der Speisespannung oder bei Änderungen der Abkühlungsverhältnisse nur wenig ändert.
Beim Inbetriebsetzen fließt der Strom zuerst über die Hilfselektroden 2. Die von dies-en Hilfselektroden ausgehende Entladung wird von den Schirmen 6 zusammengedrängt und lä,ilgs der Elektro$enteile 5 geführt, die von der Entladung aufgeheizt werden. Wenn der Dampfdruck (und somit der Gradient) einen genügend hohen Wert erreicht hat und die Elektrodenteile 5 auf eine genügend hohe Temperatur gebracht sind, geht die Entladung von den Hilfselektroden 2 auf die Hauptelektroden 3 über, wobei die Entladung vornehmlich an den Enden der Elektrodenteile 5 angreift. Im normalen Betrieb führen die Hilfselektroden 2 keinen oder nur einen vernachlässigbar geringen Strom. Die Zeitspanne zwischen der Zündung und dem übergang der Entladung hängt von der Größe der Widerstände i o ali.
In einer bestimmten Röhre war der ,gegenseitige Abstand der Elektrod@enteile 5 etwa i ä cm und der Abstand zwischen den Hilfs-,elektroden ungefähr i9 cm, während die Widerstände i o eine Größe von 5 Ohm hatten und die Stromstärke der Röhre nach Erreichung des normalen Betriebszustandes 4,5 AmP. betrug. Die Brennspannung dex Entladung kurz nach der Zündung war etwa 2o Volt, wogegen die im normalen Betriebszustand 120 Volt war, während sie in dem Augenblick, in dem die Entladung von den Hilfselektroden auf die Hauptelektroden überging, ungefähr 4o Volt betrug.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hochdruckmetalldampfentladungsröhre, insbesondere zum Aussenden von Strahlen, mit mindestens einer Hauptglühelektrode aus schwer schmelzbarem Metall und einer, von der Entladungsbahn aus gesehen, hinter dieser Hauptelektrode angeordneten, mit stark elektronenemittierendem Material vers heuen Hilfsglühelektrode, die bei der Zündung der Röhre als Ansatzstelle der Entladung dient, welche bei höher werdendem Dampfdruck auf die Hauptelektrode übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Stromzuführungsdraht der Hauptelektrode und dem Stromzuführungsdraht der Hilfselektrode ein nicht mit der Hauptentladungs: bahn in Reihe liegender Widerstand befindet.
2. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß, von der Entladungsbahn aus gesehen, vor der Hauptelektrode ein mit einer Öffnung versehener Schirm angeordnet ist, der die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung zusammendrängt und längs der Hauptelektrode führt.