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Elektrische Glimmentladungsröhre mit einer ein Alkalimetall enthaltenden Elektrode.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Glimmentladungsröhre. Solche mit Gas bzw.
Dampf gefüllte und eine selbsttätige Entladung aufweisende Entladungsröhren werden für verschiedene
Zwecke benutzt, z. B. als Signallampen, Relais zur Überführung von elektrischen Stromschwankungen in Lichtschwankungen, beispielsweise in Vorrichtungen für den Empfang von auf telegraphischem bzw. radiotelegraphischem Wege übermittelten Bildern.
Solche Glimmentladungsröhren haben oft den Nachteil, dass die Spannung, bei der die Entladung einsetzt, ziemlich gross ist und dass diese Zündspannung bedeutend grösser ist als die Betriebsspannung, d. h. die zwischen den Elektroden bestehende Spannung, wenn die Entladung einmal herbeigeführt worden ist. Man hat bereits vorgeschlagen, die Zünd-und die Betriebsspannung dadurch herabzusetzen, dass die Kathode der Röhre mit einem Alkalimetall überzogen wird.
Die Erfindung bezweckt, diese Spannungen noch weiter herabzusetzen und ausserdem auch andere Eigenschaften der Röhre zu verbessern.
Die elektrische Glimmentladungsröhre gemäss der Erfindung weist eine, ein Alkalimetall enthaltende Elektrode auf. Das Alkalimetall ist auf eine Alkalimetalloxydschicht von der Zusammensetzung RSO aufgebracht, wobei R ein Alkalimetall ist. Bei dieser Glimmentladungsröhre sind nicht nur die Zündund die Betriebsspannung, sondern auch ihr innerer Widerstand ausserordentlich niedrig, während die mit Alkalimetall überzogene Elektrode nur wenig zerstäubt. Ein weiterer Vorteil, der sich besonders bemerkbar macht, wenn die Röhre z. B. in Fernsehapparaten für den Empfang von Bildern benutzt wird, besteht darin, dass die Anzahl von durch die leuchtende Glimmentladung ausgestrahlten Kerzenstärken pro Watt Stromverbrauch gross ist.
Das Nachleuchten einer solchen Röhre, d. h. das Fortdauern der leuchtenden Entladung, nachdem die Stärke des durch die Röhre fliessenden Stromes verändert ist, lässt sich durch eine geeignete Wahl der Gasfüllung nahezu ganz vermeiden. Wahrscheinlich dauert das Nachleuchten einer z. B. mit Neon gefüllten Glimmentladungsröhre gemäss der Erfindung weniger als 0.00001 Sekunde.
Die Betriebs-und die Zündspannung der Glimmentladungsröhre lassen sich noch weiter herabsetzen, wenn man für die Gasfüllung ein Gemisch eines Gases, z. B. Neon und eines andern Gases, z. B. Argon, benutzt, dessen lonisierungsspannung geringer als die Zündpsannung des erstgenannten Gases ist.
Die Zündspannung der Glimmentladung kann ferner vorteilhaft dadurch herabgesetzt werden, dass die mit Alkalimetall überzogene Elektrode beleuchtet wird.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Glimmentladungsröhre gemäss der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Die dargestellte Entladungsröhre, die als Signallampe verwendet werden kann, weist eine aus Glas bestehende Wand 1 auf, an der ein Füsschen 2 angeschmolzen ist, auf dem zwei Elektroden angeordnet sind. Eine dieser Elektroden besteht aus einem Metallring 3, der von einem Stützdraht 4 getragen wird. Die andere, von dem Stützdraht 6 getragene Elektrode 5 besteht aus einer z. B. aus Kupfer hergestellten Platte, die auf der der Elektrode 3 zugewandten Seite mit einer Cäsiumoxydschicht von der Zusammensetzung Cs20 bedeckt ist, auf die eine Cäsiumschicht aufgebracht ist. Es kann dabei die andere Seite der Platte wie auch die Stützdrähte 4 und 6, wenn nötig, mit einem Isolierstoff, z. B. mit Aluminiumoxyd, bedeckt sein.
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Im folgenden sind einige Möglichkeiten beschrieben, wie die Oberfläche der Kathode 5 hergestellt werden kann.
Zu diesem Zweck kann nach der Anordnung der Elektroden in der Röhre und nachdem letztere entlüftet worden ist, ein wenig Cäsium in die. Rohre eingebracht werden, das sich auf der Kupferplatte 5 absetzt. Das Cäsium kann z. B. durch Verdampfen aus einem mit der Glimmentladungsröhre in Verbindung stehenden Behälter in die Röhre eingeführt werden. Eine geeignete Art um Cäsium in die Röhre einzubringen ist z. B. in dem Patent Nr. 128310. beschrieben. Nachdem das Cäsium in die Röhre eingebracht ist, wird Sauerstoff im Uberschuss in die Röhre eingeführt : Infolgedessen oxydiert das Cäsium, wobei Css0 gebildet wird. Nachdem der Sauerstoffüberschuss aus der Röhre entfernt ist, wird eine neue Cäsiummenge in die Röhre eingebracht, die das CS204 zu Cs20 reduziert.
Diese Reduktion kann durch Erhitzung bis annähernd 200 C erleichtert werden. Das gebildete Cs20 ist an seiner goldbraunen Farbe erkennbar. Wenn das Cäsium im Überschuss vorhanden ist, so setzt es sich auf dem gebildeten Cs20 ab.
Wenn das Cäsium nicht im Überschuss vorhanden ist, so wird eine neue Cäsiummenge in die Röhre eingebracht, die sich dann auf der gebildeten Cäsiumoxydschicht absetzt. Das freie Cäsium wird dabei teilweise von dem Cäsiumoxyd adsorbiert.
Ferner ist es auch möglich, nach dem ersten Einbringen des Cäsiums eine bestimmte Sauerstoffmenge in die Röhre einzuführen, so dass sich das Cäsium zu Cs20 oxydiert. Darauf wird eine neue Cäsiummenge in die Röhre eingebracht, die sich auf der gebildeten Cäsiumoxydschicht absetzt.
Weiter kann man durch Einführung einer kleinen Wasserdampfmenge in die Röhre eine Schicht Wasser an der Kupferplatte 5 adsorbieren lassen. Wenn nach Entfernung des Wasserdampfüberschusses aus der Röhre Cäsium im Überschuss zugeführt wird, so reagiert dieses Cäsium mit dem Wasser, wobei Cs20 gebildet wird und Wasserstoff frei wird, der aus der Röhre entfernt werden kann, während sich der Cäsiumüberschuss auf der gebildeten Cäsiumoxydschicht absetzt.
Obwohl bei diesem Verfahren Cäsium benutzt wird, versteht es sich, dass sich das Verfahren gemäss der Erfindung auch mit den andern Alkalimetallen durchführen lässt.
Nachdem die Kathode gebildet ist, wird die Röhre mit einer geeigneten Gas- bzw. Dampffüllung versehen. Gute Ergebnisse sind. z. B. mit einer aus Neon und 0'2% Argon bestehenden Gasfüllung bei einem Druck von 8 mm erzielt worden. Die Zündspannung dieser Röhre, in welcher der Elektrodenabstand 8 mm war, war ausserordentlich niedrig. Es wurde gemessen, dass sich diese Spannung auf 56 Volt belief, wenn die Röhre im Dunkeln betrieben wurde. Bei Bestrahlung der Kathode der Glimmlampe mit einem Lichtbündel, wobei die Beleuchtung der Kathode eine Intensität von 0'015 Lumen per Quadratzentimeter hatte, war die Zündspannung 54 Volt. Für die Betriebsspannung der Glimmentladungsröhre fand man einen Wert von 37 Volt.
Bei Bestrahlung der Glimmlampe mit einer besonderen Lichtquelle kann für die Bestrahlung der verschiedenen Glimmlampen zweckmässig die gleiche Lichtquelle benutzt werden. Auch ist es möglich, die Lichtquelle und die Glimmlampe baulich zu einem Ganzen zu vereinigen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Glimmentladungsröhre mit selbständiger Entladung und einer ein Alkalimetall enthaltenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall auf einer Alkalimetalloxydschicht von der Zusammensetzung R2O aufgebracht ist, worin R ein Alkalimetall bedeutet.