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Aktivierte Drahtwendel-Elektrode für elektrische Entladungsröhren,
insbesondere Leuchtstoffröhren Die Erfindung bezieht sich auf eine aus gewendeltem
Draht bestehende und einen Elektronen emittierenden Stoff tragende Elektrode für
elektrische Entladungsröhren, insbesondere für elektrische Leuchtstoffröhren.
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Die Lebensdauer einer Entladungsröhre ist im höchsten Grade davon
abhängig, daß der Elektronen emittierende Stoff auf dem Träger sitzen bleibt, d.
h. die auf dem Träger angebrachte Menge Elektronen emittierenden Stoffes ist nicht
so bedeutungsvoll wie die Fähigkeit des Trägers des aktiven Stoffes, diesen Stoff
festzuhalten. Ist die Menge der aufgetragenen Substanz größer als die, die der Träger
während des Betriebes festhalten kann, treten Übelstände auf, wie z. B. Schwärzung
der Röhrenenden und ungleichmäßiger Zündungsverlauf.
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Um gute Träger für den Elektronen emittierenden Stoff zu erhalten,
ist es schon bekannt, einfach- oder doppeltgewendelten Draht zu verwenden, wobei
bisweilen der Kern bzw. der Primärkern aus massivem Draht nicht entfernt worden
ist. Obgleich bei solchen Bauarten an sich gute Ergebnisse erzielt worden sind,
stellen sie jedoch keine befriedigende Lösung bei
Elektroden dar,
die der sogenannten. Schnellzündung, d. h. einer Zündung nach abgekürztem Vorheizen
bzw. häufigen Wiederzündungen, ausgesetzt sind.
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Die Lebensdauer der elektrischen Entladungsröhren weist eine verhältnismäßig
große Streuung auf, was zum großen Teil einerseits :davon abhängt, wie sie gezündet
werden, andererseits, wie häufig sie gezündet werden. Wenn eine Entladungsröhre
unbrauchbar wird, so hat das in der Regel seinen Grund darin, daß sich der Emissionsstoff
von den Elektrodenwendeln abgetrennt hat. Es ist an und für sich leicht, die Menge
des aufzutragenden Stoffes mit kleinen Variationen zu dosieren, die Schwierigkeit
liegt aber darin, den Aktivierungsstoff, z. B. Karbonate, auf solche Weise zu formieren,
daß man nach dem Formieren einen Emissionsbelag von genügender Gleichmäßigkeit und
hoher Aktivität erhält. Die Gleichmäßigkeit ist für die Lebensdauer und die Güte
der Röhren ausschlaggebend.
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Je gleichmäßiger der Emissionsstoff formiert ist und je mehr er geschützt
ist, desto geringer ist die Rolle, die Zündverlauf und mechanische Beschädigung
der Elektrode spielen; gleichzeitig ist ein um so größerer Anteil des aktiven Stoffes
zur Emission von Elektronen verfügbar. Wenn man die Wendel z. B. mit etwa 6 mg BaC03
füllt, erhält man etwa 4,5 mg Ba0, wenn das Formieren-' gut ausgeführt ist. Nimmt
man eine Anzahl Röhren mit solchen-Elektroden und setzt die Röhren mechanischen
Stößen aus, so.findet man beim nachträglichen Kontrollwiegen ein Gewicht der Aktivierungsmasse
von 2 bis 3 mg, d. h. ohne daß die Entladung der Röhren gebrannt hat, ist bereits
die Lebensdauer der Röhren etwa auf die Hälfte herabgesetzt. Für das gute Anhaften
des Aktivierungsstoffes, derart, daß er nur durch den Betrieb der Röhre verbraucht
wird, spielen die Ausgestaltung des Trägers des Aktivierungsstoffes und der Formierungsverlauf
eine außerordentlich große Rolle.
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Der Zweck der Erfindung ist es daher, Elektroden einer verbesserten
Ausführung, hoher Qualität und großer Lebensdauer herzustellen, die sich auch für
den Gebrauch unter erschwerten Betriebsbedingungen eignen.
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Die aktivierte Elektrode nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch
einen Kern aus gewendeltem Draht und eine auf diesen Kern aufgewickelte Mehrfachwendel,
z. B. Doppelwendel.
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Mit Vorteil besteht zumindest eine der den Träger bildenden Wendeln
aus einer Kehreinfach- oder Kehrmehrfachwendel. Am einfachsten können sowohl der
Kern als auch die auf ihn gewickelte Wendel aus Wendeln gleicher Wickelart und mit
Vorteil auch gleicher Abmessung bestehen.
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In der Abbildung ist die Kerndrahtwendel mit A und die darauf gewickelte
weitere Wendel mit B bezeichnet. Als Beispiel einer praktischen Ausführung wird
folgendes angeführt: Auf einen Kern aus Molybdändraht von o,2 mm Durchmesser wird
ein Wolframdraht von o,o4o mm Durchmesser mit einer Steigung von o, 184 mm/Windung
gewickelt. Danach wird auf das erhaltene Produkt noch ein Wolframdraht von ö,o4o
mm Durchmesser mit der gleichen Steigung, jedoch durch Rückwärtsrotation des Wickelkopfes
der Wendelmaschine in entgegengesetzter Richtung aufgewickelt. Hierauf wird-die
so erhaltene Kehrwendel in zwei Teile geteilt, von denen der eine den Kern bildet
und der andere-um diesen Kern gewickelt ist. Anschließend folgen Ausglühen und Auslösen
des Molybdänkernes in üblicher Weise. Die für eine Elektrode geeigneten Längen werden.
abgeschnitten montiert, in, den Aktivierungsstoff eingetaucht und formiert. Für
einige ausgeführte Leuchtstoffröhrenelektroden wurden folgende Werte verwendet:
| Probe Nr. |
| r 1 2 3 |
| Drahtdurchmesser, mm ..... 0,040 0,040 0,052 |
| Primärkern-Durchmesser, mm 0,2o 0,20 0,20 |
| Steigung, nun/Windung ..... 0,i84 0,184 o,184 |
| Sekundärkern-Primärwendel |
| mit Molybdänkern |
| Sekundärsteigung |
| mm/Windung, .......... 0,8o 0,45 0,40 |
| Gesamtlänge; mm . . . . .. . . 20,o 20,0 20,0 |
| Kaltwiderstand, Ohm ...... 1,2 1,4 1,8 |
| Bogenentladung, Volt.... ...... 14 - - |
| Wendelgewicht, mg....... 11,2 17,9 2o,6 |
| Aktivierungsgewicht, mg.. 6;5 9,3 9,3 |
Von diesen ausgeführten Beispielen sind bei den Proben i und 2 beide Wendeln Kehrwendeln
und bei Probe 3 sind beide Wendeln Einfachwendeln. Letztere Ausführung ist wegen
der geringeren Zahl von Windungen in der Herstellung etwas einfacher.
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Die Elektrode nach der Erfindung weist ein günstiges Verhältnis zwischen
Drahtfläche. und Aktivierungsmenge auf. Man erhält dabei in der Aktivierungsschicht
einen niedrigen Querwiderstand, weil in der Elektrode die Abstände zwischen jedem
beliebigen. Punkt des aktiven Oxydmaterials und der am nächsten befindlichen Metallfläche
der Drahtkonstruktion sehr gering sind. Diese günstigen Verhältnisse lassen sich
schon erzielen, wenn Elektroden nach der Erfindung Einfachwendeln sind; selbstverständlich
vermehren sich jedoch die Möglichkeiten bei Zwei- oder Vielfachwendeln, deren Gesamtquersehnittsfiäche
so. gewählt ist, daß für einen gegebenen Durchgangsstrom die richtige Temperatur
erreicht wird.
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Das Prinzipielle und Wichtige bei der besprochenen Elektrodenbauart
ist, daß sie einen wendelgewickelten Kern hat, der zu der auf ihn gewickelten Wendel
elektrisch parallel geschaltet ist. Durch Änderung der Steigung; des Drahtdurchmessers
und des Wendelkerndurchmessers bieten sich sehr große Möglichkeiten, bei einer gewissen
angelegten Spannung eine möglichst hohe Temperatur in der Mitte des Wendelsystems
zu erhalten, was beim Formieren des aufgetragenen Emissionsstoffes besonders vorteilhaft
ist: Bei der Formierung der Kathoden üblicher Ausführung ist es immer schwierig,
die Schwärzung der Röhrenenden zü verhindern, wenn man die Formierungszeit auf eine
für Pumpenautomaten geeignete Geschwindigkeit zu verkürzen sucht. In solchen Fällen
muß man mit -einer hohen Temperatur der Wendel arbeiten, um den inliegenden Aktivierungsstoff
auf die richtige Temperatur
zu bringen. Der Aktivierungsstoff,
der dann als eine dünne Schicht auf dem Draht liegt, verdampft dabei und verfärbt
die Röhre.
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Bei der beschriebenen Bauart, bei der eine Wendel sozusagen in den
Aktivierungsstoff eingebacken ist und bei der der Aktivierungsstoff seinerseits
noch von einer zweiten Wendel umschlossen ist, erhält die zweite Wendel bei der
angelegten Spannung eine beispielsweise,- um 2o bis 300/, niedrigere Temperatur
als die eingebackene. Hierdurch ist die Möglichkeit, eine gute Formierung des Aktivierungsstoffes
zu erzielen, ohne daß ein Teil desselben an die Röhrenwand verdampft, weit größer
als bei bekannten Elektroden.
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Man kann die beschriebene Elektrodenbauart etwa so veranschaulichen,
daß man sie als einen Stab aus Aktivierungsstoff betrachtet, in welchem eine Anzahl
dünner, parallel geschalteter Drähte eingebacken ist, deren Gesamtquerschnittsfläche
so abgepaßt ist, daß bei einem Kurzschlußstrom die beste Emission erhalten wird.
Dadurch; daß auf diese Weise das Heizelement in der Kathodenmasse gleichmäßig verteilt
ist, treten während der Formierung verringerte mechanische Spannungen im Aktivierungsstoff
auf und somit weniger Rißbildungen. Im ganzen ergibt sich ein besseres Anhaften
des Aktivierungsmaterials.
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Die Ausführung der zusammengesetzten Wendel nach der Erfindung hat
auch eine Verminderung der für das direkte Ionenbombardement freigelegten Flächen.
des Emissionsmaterials zur Folge. Nachdem dieses in der äußeren Wendel verbraucht
ist, wirkt diese wie ein metallischer Käfig um den inneren emittierenden Körper
und schützt ihn.
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Gegebenenfalls werden beim Ausführen der Aktivierung die Enden des
Wendelsystems ungefüllt gelassen, z. B. 5 mm bei Leuchtstoffröhrenelektroden. Dadurch
wird eine gute Anodenwirkung der Elektrode erzielt, so daß keine zusätzlichen Anodenstreifen
verwendet werden müssen.