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Elektrische Entladungsröhre.
Die Erfindung betrifft elektrische Entladungsröhren mit Alkalimetall-, insbesondere Natrium- dampf. Da die für die Herstellung von Glühlampen, Entladungsröhren und ähnlichen Glasgefässen üblichen Gläser stark von Alkalimetalldampf angegriffen werden, ist man schon seit mehreren Jahren beschäftigt, Gläser herzustellen, die gegen diese Dämpfe widerstandsfähig und für die Herstellung von Entladungsröhren mit Alkalimetalldampf geeignet sind. Schon etwa 1920 hat man vorgeschlagen, solche Röhren aus einem siliziumoxydfreien Glase mit beträchtlichem Gehalt an Borsäure, dem ein oder mehrere Oxyde, wie Alkali-, Erdalkali-, Aluminium-und Magnesiumoxyd zugesetzt war, herzustellen.
Dieses Glas kann der Einwirkung von Alkalimetalldampf standhalten, zeigt aber den Nachteil, dass er sehr schwierig zu bearbeiten ist und leicht verwittert.
Später ist man denn auch von der Benutzung dieses Glases abgegangen, und man hat ein Borosilikatglas mit nicht unbeträchtlichem Gehalt an Siliziumoxyd (jedoch weniger als 50%) verwendet. Als Beispiel eines solchen Glases sei z. B. folgende Zusammensetzung erwähnt : 4-5% Na2O, 11-13% AIOg, 10-11% CaO, 40-60% Boa und 10-25% Si02. Aus diesem Glase, das die erwähnten Nachteile nicht aufweist und leichter zu bearbeiten ist als das beschriebene siliziumoxydfreie Glas, hat man in letzter Zeit sehr viele Natriumdampflampen mit befriedigenden Erfolgen hergestellt.
Durch eingehende Untersuchungen ist nun gefunden worden, dass das erwähnte Borosilikatglas nicht günstig ist, wenn daraus Entladungsröhren mit positiver Säulenentladung mit grossem Spannungsgradienten und grosser Stromdichte hergestellt werden, welche Röhren eine erhöhte Lichtausbeute zeigen. Ein grosser Spannungsgradient bedeutet eine grosse Elektronengeschwindigkeit. Mit einer grossen Elektronengeschwindigkeit hängt ein starkes Querfeld zusammen. Das Querfeld ist hauptsächlich in einer dünnen Schicht bei der Röhrenwand konzentriert. Die Dampfionen, welche in die Nähe dieser Schicht gelangen, werden mit grosser Schnelligkeit zu der Glaswand gezogen : Diese aufprallenden Ionen geben, besonders wenn die Stromdichte gross ist, zu einer starken Verfärbung des Glases Anlass.
Es hat sich herausgestellt, dass bei dieser Röhrenart verhältnismässig bald eine derartige Schwärzung der Röhrenwand auftritt, dass die Lichtausbeute der Röhren erheblich herabgesetzt und die nutzbare Lebensdauer der Röhren beträchtlich gekürzt wird. Diese Übelstände machen sich vor allem bei einem Spannungsgradienten grösser als 2'2 V jcm und einer Stromdichte grösser als 0-4 A/em in ernsthaftem Masse geltend.
Gemäss der Erfindung wird nun mindestens der mit der Entladung in Berührung kommende Teil der Wand einer Alkalimetall-, insbesondere Natriumdampf enthaltenden Entladungsröhre mit positiver Säulenentladung, bei der der Spannungsgradient in der positiven Säule grösser als 2. V/em und die Stromdichte grösser als 0-4 A/cm2 ist, aus einem Boratglas hergestellt, das kein oder weniger als 10% Siliziumoxyd enthält. Je höher der Spannungsgradient und die Stromdichte über den erwähnten Werten gelegen sind, um so niedriger wird man zweckmässig den Siliziumoxydgehalt wählen. Vorzugsweise wird man etwas Siliziumoxyd im Glase belassen, weil das Glas dann nicht so schwierig zu behandeln ist, wie vollkommen siliziumoxydfreies Glas.
Bei sehr hohem Spannungsgradienten und Stromdichte kann man jedoch dazu übergehen, siliziumoxydfreies Glas zu verwenden. Die hiemit verbundenen Schwierigkeiten nimmt man dann mit in Kauf, um das Glas unter den in der erwähnten Röhrengattung vorliegenden Verhältnissen möglichst gut vor der Einwirkung des Alkalimetalldampfes zu schützen.
Als Beispiel eines Glases für eine Natriumdampf enthaltende Entladungslampe, die in der positiven Säule einen Spannungsgradienten von 2'66 V/cm und eine Stromdichte von 0'5 A/cm2 zeigt, sei folgende
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Durchmesser der Schenkel ist 12-5 mm und der Abstand zwischen den beiden Glühelektroden 2 ist, längs der Röhrenachse gemessen, 62 cm. Die Röhre ist mit Neon unter einem Druck von 10 mm gefüllt, welchem Gase ein geringer Prozentsatz Argon zugesetzt ist. Auch befindet sich in der Lampe metallisches Natrium, dessen Dampf sich an der Lichtemission beteiligt. Die Stromstärke beträgt 0'6 A und die Brennspannung 170 Volt.
Es empfiehlt sich, die Röhre aus sogenanntem überfangenem Glase herzustellen, d. h. nur die an den Entladungsraum grenzende Schicht der Wand aus dem erwähnten Boratglas mit sehr geringem Siliziumoxydgehalt herzustellen und den übrigen Teil aus einem gegen den Alkalimetalldampf nicht oder weniger widerstandsfähigen Glase anzufertigen. Hiedurch wird die innere Schicht der Wand auch jedem Einfluss der Atmosphäre entzogen. Die äussere Schicht der Wand kann dann aus einem in der Glühlampenfabrikation üblichen Glase bestehen.