AT394469B - GAS DISCHARGE PIPES - Google Patents

Description

AT 394 469 BAT 394 469 B

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsröhre mit einem zylindrischen, vorzugsweise mit unter Unterdrück stehendem, und ionisierbarem Gas gefüllten Entladungsgefäß und mit an den Enden des Entladungsgefäßes vorgesehenen Elektroden, wobei im Inneren des Entladungsgefäßes ein zylinderförmiger Körper vorgesehen ist, und wobei das Entladungsgefäß an seiner Innenfläche und/oder der zylindrischen Körper an seiner Außenfläche gegebenenfalls eine Leuchtstoffschicht trägtThe invention relates to a gas discharge tube with a cylindrical discharge vessel, preferably filled with suppressed and ionizable gas, and with electrodes provided at the ends of the discharge vessel, a cylindrical body being provided in the interior of the discharge vessel, and the discharge vessel on its inner surface and / or the cylindrical body optionally carries a phosphor layer on its outer surface

Gasentladungsröhren dieser Bauart basieren auf der Grundlage der Strahlungsemission einer Gasentladung in verdünnten Gasen und unter Mithilfe von Fremdelementzusätzen.Gas discharge tubes of this type are based on the radiation emission of a gas discharge in dilute gases and with the help of foreign element additives.

Der Mechanismus der Gasentladung und der damit verbundenen Strahlungsemission ist folgender:The mechanism of gas discharge and the associated radiation emission is as follows:

Bei Stromdurchgang durch die in gasförmigem Zustand im Entladungsgefäß vorliegenden chemischen Elemente werden durch Zusammenstoß der elektrischen Ladungsträger (Elektronen) mit den Gasmolekülen bzw. Atomen in den die Atome umgebenden Elektronenhüllen "Quantensprünge" ausgelöst (Elektronen-Stoßanregung). Bei der Rückkehr dieser angeregten Moleküle bzw. Atome in ihren Grundzustand wird die aus dem Elektronenstoß aufgenommene Energie in Form elektromagnetischer Strahlung freigesetzt. Die Wellenlänge der auftretenden Strahlung ist durch die Planck'sche Quantentheorie begründet, die im wesentlichen aussagt, daß die Energieaufnahme (z. B. durch Elektronen-Stoßanregung) ebenso wie die darauf folgende Energieabgabe (Emissionsstrahlung) bei der Rückkehr des angeregten Moleküls bzw. Atoms in den Grundzustand nur stufenweise und in genau definierten Energiebeträgen (Quanten) stattfinden kann. Diese Quantensprünge sind für die Atome jedes chemischen Elementes charakteristisch und folgen der Beziehung E = h. f (Energie = Planck'sches Wirkungsquant x Frequenz)When current flows through the chemical elements present in gaseous state in the discharge vessel, collision of the electrical charge carriers (electrons) with the gas molecules or atoms in the electron shells surrounding the atoms results in " quantum leaps " triggered (electron impact excitation). When these excited molecules or atoms return to their basic state, the energy absorbed by the electron impact is released in the form of electromagnetic radiation. The wavelength of the radiation occurring is based on Planck's quantum theory, which essentially states that the energy absorption (e.g. by means of electron impact excitation) as well as the subsequent energy emission (emission radiation) when the excited molecule or atom returns can only take place gradually and in precisely defined amounts of energy (quantum). These quantum leaps are characteristic of the atoms of each chemical element and follow the relationship E = h. f (energy = Planck's quantum of action x frequency)

Damit ist für jeden Quantensprung (Energiedifferenz zwischen zwei verschiedenen Anregungszuständen) die bei diesem freiwerdende Strahlung hinsichtlich ihrer Frequenz und damit ihrer Wellenlänge definiert.For each quantum leap (energy difference between two different excitation states), the radiation released in this is defined with regard to its frequency and thus its wavelength.

Die Anregung eines Moleküls bzw. Atoms auf höhere Energiezustände kann auch durch die Energie einer Strahlung erfolgen. Da die verschiedenen Anregungszustände eines Atoms bzw. Moleküls genau festgelegte Energiedifferenzen haben, kann zur Anregung auch nur die für den jeweiligen Quantensprung geeignete Wellenlänge dienen. Man spricht dann von Absorption. Ein Atom (oder Molekül) absorbiert elektromagnetische Strahlung mit genau jener Wellenlänge (Frequenz), die es selbst im angeregten Zustand aussendet.A molecule or atom can also be excited to higher energy states by the energy of radiation. Since the different excitation states of an atom or molecule have precisely defined energy differences, only the wavelength suitable for the respective quantum jump can be used for excitation. One then speaks of absorption. An atom (or molecule) absorbs electromagnetic radiation with exactly the same wavelength (frequency) that it emits even when excited.

In einer gewöhnlichen Gasentladung liegt daher stets eine Wechselwirkung zwischen Stoßanregung, Absorption und Emission vor.In an ordinary gas discharge there is therefore always an interaction between shock excitation, absorption and emission.

In einer technisch genutzten Gasentladung ist dies insofeme von großer Bedeutung, als Strahlung aus den inneren Bezirken der Entladung geschwächt oder überhaupt nicht nach außen dringen kann, da sie auf dem Weg dorthin bereits von anderen Atomen (oder Molekülen) absorbiert wird.In a technically used gas discharge, this is of great importance insofar as radiation from the inner areas of the discharge can be weakened or cannot escape at all, since it is already absorbed by other atoms (or molecules) on the way there.

Es ist bekannt, daß die Strahlungsemission einer Gasentladung mit stabförmiger Form (Leuchtsäule) an Stellen einer Querschnittsverjüngung der Entladungsrohre wesentlich intensiver sein kann als in den durchmessergrößeren Stellen der Röhre. Grund hiefür ist die Stromdichte, d. h. die auf die Einheit der Querschnittsfläche des (gasförmigen) Leiters bezogene Stromstärke. Die insgesamt durch die Röhre fließende Stromstärke muß aufgrund des Durchflutungsgesetzes an jeder beliebigen Querschnittsfläche der Entladungsröhre gleich groß sein. Die Stromdichte an jedem Querschnitt ist daher durch den Quotienten aus Stromstärke und Querschnittsfläche der Entladungsröhre gegeben. Demnach verhält sich die Stromdichte umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche.It is known that the radiation emission of a gas discharge with a rod-like shape (light column) can be significantly more intense at points where the cross-section of the discharge tubes narrows than in the larger diameter points of the tube. The reason for this is the current density, i.e. H. the amperage related to the unit of the cross-sectional area of the (gaseous) conductor. The total current flowing through the tube must be the same size on any cross-sectional area of the discharge tube due to the law of flooding. The current density at each cross-section is therefore given by the quotient of the current strength and cross-sectional area of the discharge tube. Accordingly, the current density is inversely proportional to the cross-sectional area.

In einem verjüngten Röhrenteil verhält sich die Gasentladung daher anders, da hier eine höhere Stromdichte vorhanden ist.The gas discharge therefore behaves differently in a tapered tube part, since there is a higher current density here.

Die Strahlungsemission des Gases in einer Entladungsrohre ist weitgehend durch die statistische Wahrscheinlichkeit von Elektronen-Stoßanregungen bestimmt, die bei sonst gleichen Voraussetzungen wie Dampfdruck, Temperatur und Gasdruck zumindest theoretisch der Stromdichte proportional ist. Die insgesamt vorhandene Strahlungsleistung (Strahlfluß) einer Röhre ist aber das Produkt aus Strahldichte je Flächeneinheit und strahlender Gesamtfläche.The radiation emission of the gas in a discharge tube is largely determined by the statistical probability of electron impulse excitation, which is at least theoretically proportional to the current density under the same conditions as vapor pressure, temperature and gas pressure. The total radiation power (beam flow) of a tube is the product of the radiance per unit area and the total radiating area.

In dem verjüngten Teil einer stabförmigen Gasentladung ist demnach wegen der höheren Stromdichte die Strahlungsemission je Flächeneinheit Strahlungsfläche höher, die strahlende Gesamtfläche (Oberfläche) jedoch geringer. Für die üblicherweise verwendeten, kreisrunden Röhren als Entladungsgefäß stehen Querschnitt und Oberfläche in eindeutiger mathematischer Beziehung. Demnach auch der in einer Querschnittsveränderung (z. B. Kapillarrohr) auftretende Strahlfluß.In the tapered part of a rod-shaped gas discharge, the radiation emission per unit area of radiation area is therefore higher due to the higher current density, but the total radiant area (surface) is smaller. For the commonly used circular tubes as discharge vessels, the cross-section and the surface are clearly mathematically related. Accordingly, the jet flow occurring in a change in cross-section (e.g. capillary tube).

Mit der Praxis stimmt diese Beziehung allerdings nicht gänzlich überein, da in der Gasentladung auch noch andere, und schwieriger zu berechnende Mechanismen vorherrschen als bloße Elektronen-Stoßanregungen.In practice, however, this relationship is not entirely consistent, since other mechanisms, which are more difficult to calculate than mere electron impulses, also predominate in gas discharge.

Werden durch Querschnittsveijüngung hohe Strahlungsleistungen erzielt, so steigt dort durch die hohe Stromdichte die Röhrentemperatur übermäßig an und damit auch andere Parameter wie Dampfdruck, Gasdruck, -2-If high radiation powers are achieved by cross-sectional regeneration, the tube temperature rises excessively there due to the high current density and thus also other parameters such as vapor pressure, gas pressure, -2-

AT 394 469 B elektrischer Widerstand, Brennspannung usw., die sehr negative Auswirkungen auf die Strahlungsausbeute haben können. Üblicherweise liegt auch der höheren spezifischen Leistung eine umso geringere Baugröße zugrunde. (Hochdruckbrenner, Kapillarbrenner usw.).AT 394 469 B electrical resistance, burning voltage etc., which can have very negative effects on the radiation yield. Usually, the higher specific power is based on a smaller size. (High pressure burner, capillary burner, etc.).

Aus der US-PS 3 373 304 ist eine Magnetionröhre bekannt, bei welcher der die Kathode aufnehmende Bereich gegenüber den übrigen Abschnitt der Röhre verbreitert ausgebildet ist. Bei der US-PS 3 373 304 ist außerhalb der Röhre eine Spule vorgesehen, durch die ein Magnetfeldmuster erzeugt wird, dessen Feldlinien in der Röhrenachse ausgerichtet sind. Zusätzlich ist, um die Dichte des Elektronenflusses durch die Röhre zu erhöhen, in dieser eine Blende eingebaut, deren Durchtrittsöffnung kleiner ist als der Innenquerschnitt der Röhre selbstA magnetic ion tube is known from US Pat. No. 3,373,304, in which the region receiving the cathode is widened in relation to the remaining section of the tube. In US Pat. No. 3,373,304, a coil is provided outside the tube, by means of which a magnetic field pattern is generated, the field lines of which are aligned in the tube axis. In addition, in order to increase the density of the electron flow through the tube, an aperture is built into it, the aperture of which is smaller than the inner cross section of the tube itself

Aus der JP-OS 58-1963 ist eine über die gesamte Länge den gleichen Querschnitt aufweisende Gasentladungsröhre bekannt, bei der um die Röhre eine Außenwicklung gelegt ist die ein Magnetfeld erzeugt dessen Feldlinien im Bereich der Röhre parallel zu ihrer Achse ausgerichtet sind.From JP-OS 58-1963 a gas discharge tube having the same cross-section over the entire length is known, in which an outer winding is placed around the tube and generates a magnetic field whose field lines in the region of the tube are aligned parallel to their axis.

Aus der US-PS 3 611 015 ist eine elektrische Entladungslampe bekannt, die einen im wesentlichen kugelförmigen Körper besitzt, in den vier Elektroden ragen. Die Elektroden sind paarweise miteinander an den gleichen Stromkreis geschlossen, so daß mehrere Wege für den Lichtbogen gebildet werden.An electric discharge lamp is known from US Pat. No. 3,611,015, which has a substantially spherical body in which four electrodes protrude. The electrodes are connected to each other in pairs on the same circuit, so that several paths for the arc are formed.

Eine Gasentladungsröhre der eingangs genannten Gattung ist aus der US-PS 4 341 979 bekannt. Bei dieser Gasentladungsröhre dient der im Inneren des Entladungsgefäßes angeordnete zylinderförmige Körper dazu, die Ausbeute an sichtbarem Licht dadurch zu erhöhen, daß der zylindrische Körper eine phosphoreszierende Außenfläche besitzt. Dadurch soll die Wahrscheinlichkeit, daß die in der Nähe des zylinderförmigen Körpers gebildeten UV-Quanten in sichtbares Licht umgewandelt werden, vergrößert werden. Weiters sind bei der Gasentladungsröhre gemäß der US-PS 4 341 979 zwei außerhalb der Röhre angeordnete ringförmige Elektromagnete vorgesehen, deren Zweck es ist, durch ein rotierendes Magnetfeld die Gasentladung an die fluoreszierenden Schichten heranzubringen.A gas discharge tube of the type mentioned is known from US Pat. No. 4,341,979. In this gas discharge tube, the cylindrical body arranged in the interior of the discharge vessel serves to increase the yield of visible light in that the cylindrical body has a phosphorescent outer surface. This is to increase the likelihood that the UV quanta formed in the vicinity of the cylindrical body will be converted into visible light. Furthermore, in the gas discharge tube according to US Pat. No. 4,341,979, two annular electromagnets are provided outside the tube, the purpose of which is to bring the gas discharge to the fluorescent layers by means of a rotating magnetic field.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom geschilderten Stand der Technik und von der Erkenntnis, daß die nach außen dringende Strahlung vorwiegend aus einer relativ dünnen Oberflächenschicht der Leuchtsäule stammt, eine Gasentladungsröhre der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß eine höhere Strahlungsausbeute erzielt wird.The invention is based on the object, based on the described prior art and on the knowledge that the outwardly penetrating radiation predominantly comes from a relatively thin surface layer of the light column, a gas discharge tube of the type mentioned in such a way that a higher radiation yield is achieved.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sich der als hohles Rohr ausgebildete, im Entladungsgefäß angeordnete, zylinderförmige Körper als Verdrängerrohr, in dem gegebenenfalls Magnete vorgesehen sind, die im Abstand voneinander angeordnet und mit gleichsinnigen Polen einander benachbart ausgerichtet sind, über die gesamte Länge des rohrförmigen Entladungsgefäßes erstreckt und mit seinen beiden vorzugsweise offenen Enden mit den vorzugsweise ringförmig ausgebildeten endseitigen Stirnwänden des Entladungsgefäßes gasdicht verbunden ist und daß das Entladungsgefäß in seinem mittleren Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als im Bereich der Endabschnitte, in welchen die Elektroden vorgesehen sind, wobei im (Ringspalt-)Raum zwischen dem durchmesserkleineren Abschnitt des Entladungsgefäßes und dem Verdrängerrohr gegebenenfalls wenigstens eine schraubenlinienförmig ausgerichtete Rippe vorgesehen ist.According to the invention, this is achieved in that the cylindrical body, which is designed as a hollow tube and is arranged in the discharge vessel, serves as a displacement tube, in which magnets are optionally provided, which are arranged at a distance from one another and are aligned with one another with the same poles, over the entire length of the tubular body Discharge vessel extends and is gas-tightly connected with its two preferably open ends to the preferably annular end walls of the discharge vessel and that the discharge vessel has a smaller diameter in its central section than in the region of the end sections in which the electrodes are provided, wherein in the (annular gap -) Space between the smaller diameter section of the discharge vessel and the displacer tube is optionally provided at least one helically oriented rib.

Die Erfindung nützt die Erkenntnis aus, daß fast die gesamte von außen erfaßbare Strahlung der Gasentladung aus einer relativ dünnen Oberflächenschicht der Leuchtsäule stammt, da in den tiefer gelegenen Schichten und im Inneren der Plasmasäule die weiter oben erläuterte wechselwirkende Absorption vorliegt. Bei der Erfindung hat die Gasentladung die Form und den Querschnitt einer Röhrenwand, was eine sehr hohe Strahlungsausbeute ergibt, da mit dieser Form eine Verringerung des Entladungsquerschnittes verbunden ist, was bei sonst gleichen Bedingungen wiederum eine höhere Stromdichte zur Folge hat.The invention makes use of the knowledge that almost all of the radiation of the gas discharge which can be detected from the outside originates from a relatively thin surface layer of the light column, since the interactive absorption explained above is present in the deeper layers and in the interior of the plasma column. In the invention, the gas discharge has the shape and cross section of a tube wall, which gives a very high radiation yield, since this shape is associated with a reduction in the discharge cross section, which in turn results in a higher current density under otherwise identical conditions.

Durch die Erfindung werden ohne die zuvor geschilderten Nachteile die Effekte eines Kapillarrohres erzielt, jedoch mit dem Vorteil, daß die strahlende Oberfläche in ihren Abmessungen unverändert bleibt. Mit der erfindungsgemäßen Röhrenbauart, bei welcher der Raum, in dem die Gasentladung auftritt, praktisch nur der Oberfläche eines Hohlkörpers entspricht, sind bei vergleichbarer Stromstärke daher höhere Strahlungsausbeuten zu erzielen.The effects of a capillary tube are achieved by the invention without the disadvantages described above, but with the advantage that the dimensions of the radiating surface remain unchanged. With the tube design according to the invention, in which the space in which the gas discharge occurs corresponds practically only to the surface of a hollow body, higher radiation yields can therefore be achieved with a comparable current strength.

In der einfachsten Form besteht die erfindungsgemäße Gasentladungsröhre aus zwei konzentrischen Rohren (mit entsprechend angesetzten Stromzuführungen) in deren freiem, engem Zwischenraum eine Gasentladung mit ringförmigem Querschnitt brenntIn its simplest form, the gas discharge tube according to the invention consists of two concentric tubes (with appropriately attached power supplies) in whose free, narrow space a gas discharge with an annular cross section burns

Die erfindungsgemäße Ringspaltröhre erlaubt daher hohe Strahldichten auf einer vergleichsweise großen Oberfläche und damit einen hohen Strahlfluß.The annular gap tube according to the invention therefore allows high beam densities on a comparatively large surface and thus a high beam flow.

Wenn im Inneren der Verdrängerröhre Magnete, die im Abstand voneinander angeordnet und mit gleichsinnigen Polen einander benachbart ausgerichtet sind, vorgesehen sind, ergeben sich im wesentlichen radial verlaufende, entgegengesetzt polarisierte Magnetfelder. Dies ist eine bevorzugte Möglichkeit, bei der erfmdungsgemäßen Gasentladungsröhre die spezifische Strahlungsleistung der Gasentladung in der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre zu verbessern. Mit dieser Maßnahme der Erfindung wird die Wahrscheinlichkeit der Elektronen-Stoßanregungen dadurch erhöht, daß mittels der Magnetfelder die Elektronen in der Gasentladung an dem direkten Verbindungsweg zwischen den Elektroden gehindert und in wegverlängemde Bahnkrümmungen gezwungen werden. Da bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre, das das Magnetfeld erzeugende Magnetsystem in den von der Gasentladung nicht berührten Hohlraum des Verdrängerrohres eingebaut ist, wird die Lichtabstrahlung nicht behindert.If magnets are arranged in the interior of the displacer tube, which are arranged at a distance from one another and are aligned adjacent to one another with poles of the same direction, essentially radially oppositely polarized magnetic fields result. In the gas discharge tube according to the invention, this is a preferred possibility of improving the specific radiation power of the gas discharge in the gas discharge tube according to the invention. With this measure of the invention, the likelihood of electron impact excitation is increased in that the electrons in the gas discharge are prevented from being directly connected between the electrodes by means of the magnetic fields and are forced into path-lengthening path curvatures. Since, in this embodiment of the gas discharge tube according to the invention, the magnetic system generating the magnetic field is built into the cavity of the displacement tube which is not touched by the gas discharge, the light radiation is not impeded.

Die Entladung in der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre ist wegen der überproportionalen Vergrößerung -3-The discharge in the gas discharge tube according to the invention is -3- because of the disproportionate magnification

AT 394 469 B der Brennräume in unmittelbarer Nähe der Elektroden gleichmäßiger. Dabei kann gemäß einem Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, daß der Übergang zwischen den durchmessergrößeren Endabschnitten und dem durchmesserkleineren Abschnitt des Entladungsgefäßes im wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform fließen die Ladungsträger aus der im Elektrodenbereich verbreiterten "Plasmawolke" auf wenig bevorzugten Bahnen gleichmäßiger in den Ringspaltraum.AT 394 469 B of the combustion chambers in the immediate vicinity of the electrodes is more uniform. It can be provided according to a proposal of the invention that the transition between the larger diameter end sections and the smaller diameter section of the discharge vessel is substantially conical. In this embodiment, the charge carriers flow out of the "plasma cloud" widened in the electrode area. more evenly into the annular gap space on less preferred tracks.

Zusätzlich besteht bei der Erfindung die Möglichkeit, im Ringspaltraum schraubenlinienförmig ausgerichtete Rippen vorzusehen. Diese Rippen müssen nicht dichtend ausgeführt sein vielmehr genügt es, wenn die Überwindung dieser Rippen durch die dazwischen brennende Gasentladung einen so hohen elektrischen Widerstand darstellt, daß die Entladung die Felder zwischen den Rippen bevorzugt.In addition, the invention provides the possibility of providing helically oriented ribs in the annular gap space. These ribs do not have to be sealed, rather it is sufficient if the overcoming of these ribs by the gas discharge burning in between represents such a high electrical resistance that the discharge favors the fields between the ribs.

Durch die schraubenlinienförmig ausgerichteten Rippen ergibt sich eine Wegverlängerung der Entladung bei unveränderter Baugröße der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre. Dies hat bei vergleichbaren Bedingungen eine höhere Strahlungsdichte der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre zur Folge.The helically oriented ribs result in a lengthening of the discharge with unchanged size of the gas discharge tube according to the invention. Under comparable conditions, this results in a higher radiation density of the gas discharge tube according to the invention.

Wird ein Magnetsystem verwendet, um die Elektronen in wegverlängemde Bahnkrümmungen zu zwingen, so kann dieses aus Permanentmagneten oder aus Elektromagneten bzw. Feldspulen bestehen. Die beiden zuletzt genannten Systeme können entweder gesonderte Energieversorgung aufweisen, falls jedoch der Ohm’sche Widerstand und/oder induktive Widerstand nicht bedeutend ist, so kann die Anspeisung auch im Haupt oder Nebenschluß der Primärversorgung der Entladungsröhre bestehen.If a magnet system is used to force the electrons into path-extending path curvatures, this can consist of permanent magnets or of electromagnets or field coils. The two last-mentioned systems can either have a separate energy supply, but if the ohmic resistance and / or inductive resistance is not significant, the feed can also consist in the main or shunt of the primary supply of the discharge tube.

In allen Fällen hat das erzeugte Magnetfeld eine solche Form, daß durch das Feldlinienmuster die Ablenkwirkung bevorzugt in Umfangsrichtung des Ringspaltraumes zwischen dem Entladungsfluß und dem in diesem angeordneten zylinderförmigen Körper (Verdrängeirohr) erfolgt. Je nach Ablenkwinkel und Feldmuster ergeben sich daraus wegverlängemde Bahnkrümmungen der Elektronen in Kurvenform (z. B. sinus-kurvenartig) oder eine Schraubenlinienform. Beispielsweise sind runde Permanent-Scheibenmagnete, die in Achsrichtung polarisiert sind, mit dazwischenliegenden Distanzscheiben stabförmig so gestapelt, daß gleichnamige Pole einander zugekehrt sind. Das sich zwischen zwei Polen ausbildende Feldlinienmuster hat in der Nähe der Scheibenmagnete vorwiegend radiale Komponenten. Wird ein solches System in den Hohlraum des Verdrängerrohres der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre gebracht, so stehen die abwechselnd Nord-Süd-polarisierten Feldlinien vorwiegend senkrecht zu den wirksamen Elektronenbahnen im Ringspaltraum und der ablenkende Vektor steht rechtwinkelig zur Hauptflußrichtung der Elektronen. Durch die periodisch ändernde Polarität des Feldes bilden sich beispielsweise auch mäanderförmige Bahnkrümmungen aus. An Stelle der Permanentmagnet-Scheiben können auch Feldspulen oder Elektromagnete eingesetzt werden (gegensinnige Wicklung bzw. Schaltung). Damit wird der Nachteil ausgeschaltet, daß die Feldstärke von Permanentmagneten oder Spulen mit Eisenkern bei hohen Betriebstemperaturen geschwächt werden. Der Einbau der Magnete in das Verdrängerrohr ist einfach, wenn die Magnete und die zwischen ihnen angeordneten Abstandhalter, in einem Führungsrohr aus einem nichtmagnetischen Metall, insbesondere Aluminium eingesetzt und durch eine Umbördelung der Enden des Metallrohres in diesen festgehalten sind.In all cases, the magnetic field generated has such a shape that the deflection effect occurs preferably in the circumferential direction of the annular gap space between the discharge flow and the cylindrical body arranged in it (displacement tube) due to the field line pattern. Depending on the deflection angle and field pattern, this results in path-lengthening curvatures of the electrons in the form of a curve (e.g. sinusoidal curve) or a helical shape. For example, round permanent disc magnets, which are polarized in the axial direction, are stacked in a rod shape with spacers therebetween in such a way that poles of the same name face each other. The field line pattern that forms between two poles mainly has radial components near the disc magnets. If such a system is brought into the cavity of the displacement tube of the gas discharge tube according to the invention, the alternating north-south polarized field lines are predominantly perpendicular to the effective electron orbits in the annular gap and the deflecting vector is perpendicular to the main flow direction of the electrons. Due to the periodically changing polarity of the field, meandering path curvatures are also formed, for example. Instead of the permanent magnet disks, field coils or electromagnets can also be used (opposite winding or switching). This eliminates the disadvantage that the field strength of permanent magnets or coils with an iron core are weakened at high operating temperatures. The installation of the magnets in the displacement tube is simple if the magnets and the spacers arranged between them are inserted in a guide tube made of a non-magnetic metal, in particular aluminum, and are held in this by flanging the ends of the metal tube.

Da der Gasentladungsraum in der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre eine Außenfläche (vom Entladungsgefäß gebildet) und eine Innenfläche (vom Verdrängerrohr gebildet) besitzt, deren Abmessungen sich nicht wesentlich voneinander unterscheiden, ergibt sich grundsätzlich auch die Möglichkeit, den nach dem Röhreninneren gerichteten Teil der Strahlung durch eine Verspiegelung des Verdrängerrohres nach außen zu lenken. Die Wirkung einer solchen Verspiegelung ist in hohem Maße abhängig von der Breite des Ringspaltraumes und damit von der Schichtdicke des Plasmas. Die reflektierte Strahlung muß nämlich die Plasmaschicht in ihrer ganzen Dicke durchdringen und erleidet dabei eine von vielen Parametern abhängige Absorption. Mit ähnlichem Ziel kann vorgesehen sein, daß das Führungsrohr, das die Permanentmagnete aufnimmt, an seiner Außenfläche poliert und damit reflektierend ausgeführt istSince the gas discharge space in the gas discharge tube according to the invention has an outer surface (formed by the discharge vessel) and an inner surface (formed by the displacement tube), the dimensions of which do not differ significantly from one another, there is in principle also the possibility of mirroring the part of the radiation directed towards the interior of the tube of the displacer pipe to the outside. The effect of such a mirroring depends to a large extent on the width of the annular gap space and thus on the layer thickness of the plasma. The reflected radiation has to penetrate the entire thickness of the plasma layer and suffers an absorption which is dependent on many parameters. With a similar aim it can be provided that the guide tube, which receives the permanent magnets, is polished on its outer surface and is therefore designed to be reflective

Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre sind vielfältig und keineswegs auf die Erzeugung von Linienstrahlung beschränkt. Wenn am Röhrenkörper (Entladungsgefaß und/oder Verdrängerrohr) eine Leuchtstoffschicht angebracht ist, dann ist die erfindungsgemäße Gasentladungsröhre eine hocheffiziente Leuchtstoffröhre. Auch die unterschiedlichsten Baugrößen sind anwendbar und reichen von kleinen bis zu großvolumigen Aggregaten. Die erfindungsgemäße Gasentladungsröhre ist im Hoch-, Mittel- und Niederdruckbeieich verwendbar.The possible uses of the gas discharge tube according to the invention are diverse and in no way limited to the generation of line radiation. If a fluorescent layer is attached to the tube body (discharge vessel and / or displacement tube), then the gas discharge tube according to the invention is a highly efficient fluorescent tube. A wide variety of sizes can also be used, ranging from small to large-volume units. The gas discharge tube according to the invention can be used in high, medium and low pressure ranges.

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Preferred embodiments of the gas discharge tube according to the invention are the subject of the remaining subclaims.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform einer Gasentladungsröhre, Fig. 2 die Gasentladungsröhre aus Fig. 1 in Schrägansicht mit teilweise durchbrochenem Entladungsgefäß, Fig. 3 schematisch die Anordnung von Magneten in der Gasentladungsröhre aus Fig. 1 und Fig. 4 in Schrägansicht eine zweite Ausführungsform einer Gasentladungsröhre.Further details, features and advantages of the gas discharge tube according to the invention result from the following description of the exemplary embodiments shown in the drawing. 1 shows a longitudinal section of a first embodiment of a gas discharge tube, FIG. 2 shows the gas discharge tube from FIG. 1 in an oblique view with a partially perforated discharge vessel, FIG. 3 schematically shows the arrangement of magnets in the gas discharge tube from FIG. 1 and FIG. 4 in an oblique view a second embodiment of a gas discharge tube.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Gasentladungsröhre beziehen sich auf eine Hochleistungsröhre zur Emission von UVC-Strahlung mit der Wellenlänge 254 Nm. Derartige Gasentladungsröhren sind vorwiegend zur Wasserentkeimung und anderen Sterilisierungszwecken ausgelegt. Auch dient diese Strahlung zur Anregung der Fluoreszenzschicht in herkömmlichen Leuchtstoffröhren. Die S trahlung der -4-The embodiments of the gas discharge tube shown in the drawing relate to a high-performance tube for emitting UVC radiation with a wavelength of 254 Nm. Such gas discharge tubes are primarily designed for water disinfection and other sterilization purposes. This radiation also serves to excite the fluorescent layer in conventional fluorescent tubes. The radiation of the -4-

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Wellenlänge 254 Nm ist im Verhältnis zu den übrigen Emissionen im optischen Spektralbereich dominierend, so daß praktisch ein Linienstrahler vorliegt.Wavelength 254 Nm is dominant in relation to the other emissions in the optical spectral range, so that there is practically a line source.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Gasentladungsröhre mit ähnlicher oder identer Bauform durch Veränderung der Parameter für Gasfüllung und Fremdelementzusatz zur Erzeugung anderer optischer Frequenzen und damit für andere Anwendungsgebiete ausgebildet werden.In principle, the gas discharge tube according to the invention can be designed with a similar or identical design by changing the parameters for gas filling and the addition of foreign elements to generate other optical frequencies and thus for other areas of application.

Ein zylindrisches, an den Enden erweitertes Entladungsgefäß (1) und ein konzentrisch darin befestigtes, als zylinderförmiger Körper ausgebildetes Verdrängerrohr (2) bestehen aus etwa 1 mm starken, hochtransparenten Quarzrohren mit einer für den Spektralbereich 254 nm hohen Durchlässigkeit. An den schwach gekrümmten, ringförmigen Stirnflächen (3) des Entladungsgefäßes (1) sind jeweils via1 symmetrisch auf einem Umfangskreis angesetzte kurze Rohrstutzen (6) aus ebensolchem Material angeordnet. Die Rohrstutzen (6) sind achsengleich und spiegelgleich. Zwischen dem Verdrängerrohr (2) und dem Entladungsgefäß (1) befindet sich ein konzentrischer, schmaler Ringspaltraum (7), der über den größten Teil der Baulänge der Gasentladungsröhre den gleichen Querschnitt besitzt. Gegen die Enden zu und etwa zwei Rohrdurchmesser davon entfernt «weitert sich das Entladungsgefäß (1) konisch, um über einen etwa einen Rohrdurchmesser langen, zylindrischen Teil (8) in die leicht gewölbten Stirnflächen (3) überzugehen. Im Innenraum (9) da- erweiterten Röhrenteile (8) sind die Elektroden (4), (5) vorgesehen, die durch die an den Stirnflächen angesetzten Rohrstutzen (6) geführt sind. Die Elektroden (4), (5) sind dotierte Stufenelektroden aus Wolfram, wie sie für Gasentladungsröhren allgemein verwendet werden. Die Elektroden (4), (5) ragen vollständig in den Kathodenraum (9) und sind nahe der Innenseite der Stirnflächen (3) an Stromzuführungsdrähten (10) befestigt.A cylindrical discharge vessel (1), which is widened at the ends, and a displacer tube (2), which is concentrically fastened therein and designed as a cylindrical body, consist of approximately 1 mm thick, highly transparent quartz tubes with a permeability of 254 nm for the spectral range. Short pipe sockets (6) made of the same material are arranged via1 symmetrically on a circumferential circle on the slightly curved, annular end faces (3) of the discharge vessel (1). The pipe sockets (6) are the same axis and the same mirror. Between the displacer tube (2) and the discharge vessel (1) there is a concentric, narrow annular gap space (7) which has the same cross section over most of the length of the gas discharge tube. Towards the ends and about two tube diameters away, the discharge vessel (1) widens conically in order to pass over a cylindrical part (8) long about a tube diameter into the slightly curved end faces (3). In the interior (9) of the tube parts (8), the electrodes (4), (5) are provided, which are guided through the pipe sockets (6) attached to the end faces. The electrodes (4), (5) are doped step electrodes made of tungsten, as are generally used for gas discharge tubes. The electrodes (4), (5) protrude completely into the cathode space (9) and are fastened to power supply wires (10) near the inside of the end faces (3).

Um die Gasentladung in der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre gleichmäßig zu gestalten, sind die Elektroden (4), (5) an den Enden der gemeinsamen Entladungsstrecke beispielsweise symmetrisch angeordnet. Die Elektroden (4), (5) sind nicht in Serien- oder Reihenschaltung am gemeinsamen Potential angeschlossen, um zu vermeiden, daß nach Zündung der Entladung zwischen zwei nicht unbedingt gegenüberliegenden Elektroden (4), (5) durch den damit verbundenen Spannungsabfall die verbleibenden Elektroden (4), (5) ohne ausreichendes Zündpotential bleiben und der gewünschte Effekt ausbleibt.In order to make the gas discharge uniform in the gas discharge tube according to the invention, the electrodes (4), (5) are arranged symmetrically at the ends of the common discharge path, for example. The electrodes (4), (5) are not connected in series or series at the common potential, in order to avoid that after ignition of the discharge between two not necessarily opposite electrodes (4), (5) the remaining voltage drop due to the associated voltage drop Electrodes (4), (5) remain without sufficient ignition potential and the desired effect is absent.

Es ist daher vorgesehen, daß je ein korrespondierendes Elektrodenpaar an eine gesonderte, am besten galvanisch getrennte Energieversorgung angeschlossen wird, jedoch phasengleich, damit keine Potentialdifferenzen zwischen Nachbaikathoden auftreten können.It is therefore provided that a corresponding pair of electrodes is connected to a separate, best galvanically isolated energy supply, but in phase, so that no potential differences between post-cathodes can occur.

Diesbezügliche Schaltungen sind bekannt und bedürfen keiner gesonderten Erläuterung (z. B.: Trenntransformatoren, galvanisch getrennte Wicklungen, Drosseln, Blockierdioden etc.). Unter diesen Voraussetzungen arbeitet jedes korrespondierende Elektrodenpaar wie eine unabhängige Entladungsröhre in Parallelschaltung mit Nachbarröhren mit der Besonderheit, daß ein gemeinsamer Entladungsraum vorhanden ist, in dem sich die einzelnen Stromstärken addieren. Damit sind erfindungsgemäß auch mit herkömmlichen, gängigen Standardelektroden sehr hohe Gesamtstromstärken erzielbar.Circuits in this regard are known and do not require any special explanation (e.g. isolating transformers, galvanically isolated windings, chokes, blocking diodes etc.). Under these conditions, each corresponding pair of electrodes works like an independent discharge tube connected in parallel with neighboring tubes with the particularity that a common discharge space is present in which the individual current intensities add up. According to the invention, very high total current strengths can thus also be achieved with conventional, standard electrodes.

Alle Teile des Entladungsgefäßes (1), des Verdrängerrohres (2), die an den Stirnflächen (3) angesetzten Rohrstutzen (6) und die durch letztere hindurchgehenden Stromzuführungen (10) mit darauf montierten Elektroden (4), (5) sind miteinander vakuumdicht verschmolzen.All parts of the discharge vessel (1), the displacement tube (2), the pipe sockets (6) attached to the end faces (3) and the current leads (10) passing through the latter with electrodes (4), (5) mounted thereon are fused together in a vacuum-tight manner .

An einer beliebigen Stelle des zum Kathodenraum (9) erweiterten Entladungsgefäßes (1) befindet sich ein dünnes, angeschmolzenes Kapillarrohr (Pumprohr) aus Quarz, das nach dem Evakuieren und Füllen abgetrennt wird. Dieses hat Verbindung zum Volumen des Entladungsraumes. Das Pumprohr ist in der Zeichnung nicht dargestellt.A thin, melted capillary tube (pump tube) made of quartz is located at any point of the discharge vessel (1) which is expanded to the cathode space (9) and is separated off after the evacuation and filling. This has a connection to the volume of the discharge space. The pump tube is not shown in the drawing.

Im Inneren des an seinen Enden offenen Verdrängerrohres (2) ist herausnehmbar ein Magnetsystem (11) angeordnet, das aus scheibenförmigen Permanentmagneten (12) mit dazwischenliegenden Eisenscheiben (13) als Abstandhalter besteht Die Magnete (12) sind mit jeweils gleichnamig zugekehrter Polung und den dazwischen befindlichen, kleinen Eisenscheiben (13) in einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Führungsrohr aus Aluminium gestapelt und in diesem durch Umbördeln der Rohrenden gesichert Das Führungsrohr ist an seiner Außenfläche metällisch blank und damit reflektierend ausgeführtInside the displacer tube (2), which is open at its ends, a magnet system (11) is removably arranged, which consists of disc-shaped permanent magnets (12) with iron discs (13) between them as spacers. The magnets (12) have the same polarity and the polarity between them located small iron disks (13) in an aluminum guide tube (not shown in the drawing) and secured in this by flanging the tube ends. The guide tube has a metal surface and is therefore reflective on its outer surface

Von den Elektroden (4) und (5), die im Ausführungsbeispiel vorzugsweise dotierte Stufenelektroden aus Wolframdraht sind, und die mit bis ca. 3,5 Ampere pro Kathode belastbar sind, gehören zwei einander achsensymmetrisch gegenüberliegende Elektroden zu einem "korrespondierenden Elektrodenpaar" (14) zusammen.Of the electrodes (4) and (5), which in the exemplary embodiment are preferably doped step electrodes made of tungsten wire and which can be loaded with up to approx. 3.5 amperes per cathode, two electrodes which lie opposite one another in an axially symmetrical manner belong to a " corresponding electrode pair " (14) together.

Als Gasfüllung zum Betrieb als UVC-Hochleistungsröhre kommt reines Argon zur Anwendung (die Verwendung von Xenon ist grundsätzlich oder auch als Beimischung möglich, im Normalfall aber nicht erforderlich). Der Fülldruck für Argon beträgt etwa 150 Pa (1,5 mbar). Er sollte so niedrig wie möglich sein, jedoch noch einwandfreie Zündung der Röhre gewährleisten und kann je nach der Dimension einer Röhre variiert werden.Pure argon is used as the gas filling for operation as a UVC high-performance tube (the use of xenon is possible in principle or as an admixture, but is normally not necessary). The filling pressure for argon is about 150 Pa (1.5 mbar). It should be as low as possible, but still ensure proper ignition of the tube and can be varied depending on the dimension of a tube.

Als Fremdelementzusatz für die Erzeugung einer 254 nm Resonanz-Linienstrahlung kommt reinstes Quecksilber zur Anwendung. Die Quecksilberdosierung ist außergewöhnlich gering und wird je nach Baugröße der Röhre anfangs empirisch ermittelt, da eine teilweise Diffusion von Quecksilber in die Quarzwandungen des Röhrenkörpers eintritt und die errechnete Menge dann für die Entladung nicht wirklich verfügbar ist. Für die Verwendung der Gasentladungsröhre als Hochleistungsröhre in anderen Spektralbereichen sind gegebenenfalls Füllgas, Fülldruck, Fremdelement, in jedem Fall aber Dosierungsmenge zu variieren. -5-Purest mercury is used as an additive element for the generation of 254 nm resonance line radiation. The mercury dosage is exceptionally low and is initially determined empirically depending on the size of the tube, since a partial diffusion of mercury occurs into the quartz walls of the tube body and the calculated amount is then not really available for discharge. For the use of the gas discharge tube as a high-performance tube in other spectral ranges, fill gas, filling pressure, foreign element, but in any case the dosage amount may have to be varied. -5-

AT 394 469 BAT 394 469 B

Die für das Auspumpen und Füllen erforderlichen Arbeitsschritte, Techniken und Hilfsmittel sind die gleichen wie sie auch sonst in der Herstellung von Gasentladungsröhren üblich sind. Sie bedürfen keiner näheren Beschreibung mit Ausnahme von zwei Punkten:The steps, techniques and aids required for pumping out and filling are the same as are otherwise customary in the production of gas discharge tubes. They need no further description except for two points:

Das Entgasen, Ausglühen und Formieren der Elektroden muß für alle Elektroden gleichzeitig erfolgen, da sich ansonsten Ausgasungsprodukte einer heißen Kathode an einer nicht aktiven und daher kalten Kathode niederschlagen. Zur Durchführung dieser Arbeiten ist ein gesondertes Gerät erforderlich, das für jedes korrespondierende Elektrodenpaar einen getrennten Versorgungskreis in phasengleicher Schaltung bereithält.Degassing, annealing and forming of the electrodes must be carried out simultaneously for all electrodes, since otherwise outgassing products from a hot cathode are deposited on a non-active and therefore cold cathode. To carry out this work, a separate device is required which has a separate supply circuit in phase for each corresponding pair of electrodes.

Wegen der außerordentlich geringen Dosierung werden gegebenenfalls neutrale Trägersubstanzen verwendet, denen die Quecksilbermenge als "Verunreinigung" in entsprechender Menge zugefügt wurde. Als Ausführungsbeispiel kann Quarzmehl dienen, welches in einem evakuierten Reaktionsgefaß aus Quarz nach Zugabe der vorgesehenen Menge Quecksilber unter Vakuum abgeschmolzen und in einem Glühofen einige Zeit erwärmt wird. Das Quecksilber geht in die Gasform über, durchdringt das Quarzmehl, um beim späteren Abkühlungsvorgang gleichmäßig an den Quarzkömem zu kondensieren.Because of the extremely low dosage, neutral carrier substances may be used, to which the amount of mercury is " contamination " was added in an appropriate amount. Quartz flour can serve as an exemplary embodiment, which in an evacuated reaction vessel made of quartz is melted under vacuum after addition of the intended amount of mercury and is heated for some time in an annealing furnace. The mercury changes into the gas form, penetrates the quartz powder in order to condense evenly on the quartz grains during the later cooling process.

Jedes korrespondierende Elektrodenpaar der insgesamt acht Elektroden (4), (5) wird über einen unabhängigen Schaltkreis mit Strom versorgt. Die einzelnen Kreise sind phasengleich und parallel geschaltet. Die durch die Entladung fließende Gesamtstromstärke ist die Summe der vier Einzelstromstärken.Each corresponding pair of electrodes of the total of eight electrodes (4), (5) is supplied with current via an independent circuit. The individual circuits are in phase and connected in parallel. The total current flowing through the discharge is the sum of the four individual currents.

Wird Überlagerungszündhilfe angestrebt, so ist nur ein Schaltkreis damit auszurüsten. Zündet ein Elektrodenpaar, so ist die damit einhergehende Ionisierung der Gasfüllung Starthilfe für alle übrigen Elektrodenpaare.If superimposed ignition aid is sought, only one circuit needs to be equipped with it. If one pair of electrodes ignites, the associated ionization of the gas filling is a starting aid for all other pairs of electrodes.

Die Baugröße der Gasentladungsröhre und die verwendete Gesamtstromstärke bestimmen deren durchschnittliche Betriebstemperatur. Für hohe Strahlleistungen liegt diese in Bereichen von etwa 300 °C. Die geringe Quecksilbermenge liegt im kalten Zustand der Röhre fast ausschließlich in Gasform vor und folgt bei Erwärmung der Röhre nur anfangs der Dampfdruckkurve, anschließend jedoch der allgemeinen Gasgleichung und dem Gay-Lussac'schen Gesetz. Dies allerdings nicht präzise, da hiezu ein Volumen mit unveränderlicher Gasmenge erforderlich ist. Mit steigender Temperatur des Entladungsgefäßes werden jedoch aus der Gefäßwand eindiffundierte Quecksilbermengen freigegeben, welche die Gasmenge erhöhen.The size of the gas discharge tube and the total current used determine its average operating temperature. For high beam powers, this is in the range of around 300 ° C. The small amount of mercury is almost exclusively in gaseous form when the tube is cold and only follows the vapor pressure curve when the tube is heated, but then follows the general gas equation and Gay-Lussac's law. However, this is not precise, since this requires a volume with an unchangeable amount of gas. With increasing temperature of the discharge vessel, however, amounts of mercury diffused out of the vessel wall are released, which increase the amount of gas.

Die Entladung für Hochleistung beginnt mit geringster Strahlung und wird erst ab einer Röhrentemperatur von 180 °C intensiver, da die Wände dann die gebundenen Quecksilbermoleküle freigeben. Im Durchschnitt ist volle Leistung nach 7 bis 10 min gegeben.The discharge for high performance begins with the lowest radiation and only becomes more intense from a tube temperature of 180 ° C, because the walls then release the bound mercury molecules. On average, full performance is achieved after 7 to 10 minutes.

Exakte Bauweise des Ringspaltraumes (7) vorausgesetzt, hat auch ein einziges, korrespondierendes Elektrodenpaar eine gleichmäßige Ringentladung zur Folge. Die Strahlung auf jener Röhrenlängsseite welche die direkte Verbindungslinie der Elektroden beinhaltet ist aber meist bevorzugt (mit freiem Auge nicht erkennbar). Diese Unregelmäßigkeit wird durch die rotationssymmetrische Anordnung der vier Elektrodenpaare und deren Mehrfachentladung ausgeglichen.Assuming the exact design of the annular gap space (7), a single, corresponding pair of electrodes also results in a uniform ring discharge. The radiation on the side of the tube that contains the direct connection line of the electrodes is mostly preferred (not visible to the naked eye). This irregularity is compensated for by the rotationally symmetrical arrangement of the four electrode pairs and their multiple discharge.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform entspricht hinsichtlich Material und Bauform weitgehend jenen der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3.The embodiment shown in FIG. 4 largely corresponds to that of the embodiment of FIGS. 1 to 3 in terms of material and design.

Bei der Ausführungsform von Fig. 4 sind am Verdrängerrohr (2) aus dünnen Quarzleisten bestehende schraubenlinienförmige Rippen (Drallstege) (15) befestigt. Die freien Ränder der Rippen (15) haben keine feste Verbindung mit der Innenwand des Entladungsgefäßes (1), sondern sind auf geringen Toleranzabstand von dieser bemessen. Der Drallwinkel beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel 180°.In the embodiment of FIG. 4, helical ribs (swirl webs) (15) consisting of thin quartz strips are attached to the displacer tube (2). The free edges of the ribs (15) have no fixed connection to the inner wall of the discharge vessel (1), but are dimensioned with a small tolerance distance from this. The swirl angle is 180 ° in the exemplary embodiment shown.

Der Abstand der freien Kanten der Rippen (15) von der Wand des Entladungsgefäßes (1) läßt einen Gasdruck-Ausgleich zu, stellt aber für das Plasma der Gasentladung einen relativ hohen elektrischen Widerstand dar, da dort die mittlere freie Elektronenweglänge sehr eingeschränkt ist. Die Entladung folgt demnach den zwischen den Rippen (15) befindlichen Feldern (16) des Ringspaltraumes (7). Diese stellen nun nicht die kürzeste Verbindung zwischen zwei achsial-symmetrisch gegenüberliegenden Elektroden (4), (5) dar.The distance of the free edges of the ribs (15) from the wall of the discharge vessel (1) allows gas pressure compensation, but represents a relatively high electrical resistance for the plasma of the gas discharge, since the mean free electron path length is very limited there. The discharge therefore follows the fields (16) of the annular gap space (7) located between the ribs (15). These do not represent the shortest connection between two axially symmetrically opposite electrodes (4), (5).

Korrespondierende Elektroden (4), (5) sind im Ausführungsbeispiel von Fig. 4 stets jene, die am Beginn und am Ende eines Feldes (16) zwischen zwei benachbarten Rippen (15) angeordnet sind. Bei vier Elektrodenpaaren ist der Drallwinkel daher stets ein Vielfaches von 90°.Corresponding electrodes (4), (5) in the exemplary embodiment of FIG. 4 are always those which are arranged at the beginning and at the end of a field (16) between two adjacent ribs (15). With four pairs of electrodes, the twist angle is therefore always a multiple of 90 °.

Die geometrische Wegverlängerung der Entladungsstrecke bei gleichbleibender Rohrlänge erhöht die Wahrscheinlichkeit von Elektronenstoßanregungen. Die Breite des Entladungsweges ist eingeschränkt und die relative Stromdichte daher höher. Die Wirkung des Ringspaltraumes (7) wird so verstärkt.The geometric path lengthening of the discharge gap with the tube length remaining the same increases the probability of electron impulse excitation. The width of the discharge path is restricted and the relative current density is therefore higher. The effect of the annular gap space (7) is thus increased.

Bei der Ausführungsform von Fig. 4 liegen korrespondierende Elektrodenpaare einander nicht achsensymmetrisch gegenüber.In the embodiment of FIG. 4, corresponding electrode pairs are not axially symmetrical with respect to one another.

Die übrigen Ausgestaltungen der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gasentladungsröhre entsprechen jener von Fig. 1, wobei auch das anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebene Magnetsystem (11) verwendet werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, daß starke Ablenkwirkungen aufgrund des Magnetsystems (11) zu einer erhöhten Temperatur der Rippen (15) und der Gasentladungsröhre insgesamt führen. -6-The other configurations of the embodiments of the gas discharge tube according to the invention shown in FIG. 4 correspond to those of FIG. 1, wherein the magnet system (11) described with reference to FIGS. 1 to 3 can also be used. It should be taken into account that strong deflection effects due to the magnet system (11) lead to an increased temperature of the ribs (15) and the gas discharge tube as a whole. -6-

Claims (15)

AT 394 469 B PATENTANSPRÜCHE 1. Gasentladungsröhre mit einem zylindrischen, vorzugsweise mit unter Unterdrück stehendem, und ionisierbarem Gas gefüllten Entladungsgefäß und mit an den Enden des Entladungsgefäßes vorgesehenen Elektroden, wobei im Inneren des Entladungsgefäßes ein zylinderförmiger Körper vorgesehen ist, und wobei das Entladungsgefäß an seiner Innenfläche und/oder der zylindrischen Körper an seiner Außenfläche gegebenenfalls eine Leuchtstoffschicht trägt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der als hohles Rohr ausgebildete, im Entladungsgefäß (1) angeordnete, zylinderförmige Körper als Verdrängerrohr (2), in dem gegebenenfalls Magnete (12) vorgesehen sind, die im Abstand voneinander angeordnet und mit gleichsinnigen Polen einander benachbart ausgerichtet sind, über die gesamte Länge des rohrförmigen Entladungsgefäßes (1) erstreckt und mit seinen beiden, vorzugsweise offenen Enden mit den vorzugsweise ringförmig ausgebildeten endseitigen Stirnwänden (3) des Entladungsgefäßes (1) gasdicht verbunden ist, und daß das Entladungsgefäß (1) in seinem mittleren Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als im Bereich der Endabschnitte (8), in welchen die Elektroden (4, 5) vorgesehen sind, wobei im (Ringspalt-)Raum (7) zwischen dem durchmesserkleineren Abschnitt des Entladungsgefäßes (1) und dem Verdrängerrohr (2) gegebenenfalls wenigstens eine schraubenlinienförmig ausgerichtete Rippe (15) vorgesehen ist.AT 394 469 B PATENT CLAIMS 1. Gas discharge tube with a cylindrical discharge vessel, preferably filled with suppressed, and ionizable gas, and with electrodes provided at the ends of the discharge vessel, a cylindrical body being provided inside the discharge vessel, and the discharge vessel being on it The inner surface and / or the cylindrical body optionally carries a fluorescent layer on its outer surface, characterized in that the cylindrical body, which is designed as a hollow tube and is arranged in the discharge vessel (1), acts as a displacer tube (2), in which magnets (12) are optionally provided , which are arranged at a distance from one another and are aligned adjacent to one another with the same poles, extends over the entire length of the tubular discharge vessel (1) and with its two, preferably open ends, with the preferably annular end face walls (3) of the discharge vessel (1) is connected gas-tight, and that the discharge vessel (1) has a smaller diameter in its central section than in the region of the end sections (8), in which the electrodes (4, 5) are provided, wherein In the (annular gap) space (7) between the smaller diameter section of the discharge vessel (1) and the displacer tube (2), at least one helically oriented rib (15) is optionally provided. 2. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Außenfläche des Verdrängerrohres (2) von der Innenfläche des durchmesserkleineren Abschnittes des Entladungsgefäßes (1) zwischen 1,0 und 1,5 mm beträgt.2. Gas discharge tube according to claim 1, characterized in that the distance between the outer surface of the displacement tube (2) from the inner surface of the smaller-diameter section of the discharge vessel (1) is between 1.0 and 1.5 mm. 3. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den durchmessergrößeren Endabschnitten (8) und dem durchmesserkleineren Abschnitt des Entladungsgefäßes (1) im wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist3. Gas discharge tube according to claim 1 or 2, characterized in that the transition between the larger-diameter end sections (8) and the smaller-diameter section of the discharge vessel (1) is substantially conical 4. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (12) Elektromagnete sind.4. Gas discharge tube according to claim 1, characterized in that the magnets (12) are electromagnets. 5. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (12) Permanentmagnete sind.5. Gas discharge tube according to claim 1, characterized in that the magnets (12) are permanent magnets. 6. Gasentladungsröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (12) kreisrunde Magnetplättchen sind, die in Achsrichtung polarisiert sind.6. Gas discharge tube according to claim 5, characterized in that the permanent magnets (12) are circular magnetic plates which are polarized in the axial direction. 7. Gasentladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandhaltung der Magnete (12) voneinander Eisenscheiben (13) vorgesehen sind.7. Gas discharge tube according to one of claims 1 and 4 to 6, characterized in that iron disks (13) are provided to keep the magnets (12) apart. 8. Gasentladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (12) und die zwischen ihnen angeordneten Abstandhalter (13), in einem Führungsrohr aus einem nichtmagnetischen Metall, insbesondere Aluminium eingesetzt und durch eine Umbördelung der Enden des Metallrohres in diesen festgehalten sind.8. Gas discharge tube according to one of claims 1 and 4 to 7, characterized in that the magnets (12) and the spacers (13) arranged between them, used in a guide tube made of a non-magnetic metal, in particular aluminum and by flanging the ends of the Metal pipe are held in this. 9. Gasentladungsröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr, das die Magnete (12) aufnimmt, an seiner Außenfläche poliert und damit reflektierend ausgeführt ist.9. Gas discharge tube according to claim 8, characterized in that the guide tube, which receives the magnets (12), is polished on its outer surface and is therefore designed to be reflective. 10. Gasentladungsröhre nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr, das die Magnete (12) aufnimmt, als kapazitive Zünderleichterung an elektrischem Potential liegt.10. Gas discharge tube according to claim 8 or 9, characterized in that the guide tube, which receives the magnets (12), is at the electrical potential as a capacitive ignition relief. 11. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine schraubenlinienförmig ausgebildete Rippe (15) am Verdrängerrohr (2) befestigt ist.11. Gas discharge tube according to claim 1, characterized in that the at least one helically shaped rib (15) is attached to the displacer tube (2). 12. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine schraubenlinienförmig ausgerichtete Rippe (15) von der Innenfläche des Entladungsgefäßes (1) einen Abstand aufweist. -7- AT 394 469 B12. A gas discharge tube according to claim 1 or 11, characterized in that the at least one helically oriented rib (15) is at a distance from the inner surface of the discharge vessel (1). -7- AT 394 469 B 13. Gasentladungsröhre nach einem der Ansprüche 1, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere schraubenlinienförmig ausgerichtete Rippen (15) vorgesehen sind, und daß der Umschlingungswinkel der Rip- 360 pen (15) ein der Zahl (n) der Elektrodenpaare (4,5) entsprechendes Vielfaches von -ist.13. Gas discharge tube according to one of claims 1, 11 and 12, characterized in that a plurality of helically oriented ribs (15) are provided, and that the wrap angle of the rip 360 pen (15) one of the number (s) of the electrode pairs (4, 5) corresponding multiple of -ist. 14. Gasentladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine schraubenlinienförmig ausgerichtete Rippe (15) im Bereich des durchmesserkleineren Abschnittes des Entladungsgefäßes (1) vorgesehen sind. 1014. Gas discharge tube according to one of claims 1 and 11 to 13, characterized in that the at least one helically oriented rib (15) are provided in the region of the smaller-diameter section of the discharge vessel (1). 10th 15. Gasentladungsröhre nach Anspruch 13 oder 14, wobei in jedem Endabschnitt, an den endseitigen Stirnwänden des Entladungsgefäßes befestigt, mehrere Elektroden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4, 5) eines Elektrodenpaares jeweils dem Raum (16) zwischen zwei schraubenlinienförmig ausgerichteten Rippen (15) gegenüberliegend angeordnet sind. 15 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 20 -8-15. Gas discharge tube according to claim 13 or 14, wherein in each end section, attached to the end walls of the discharge vessel, a plurality of electrodes are provided, characterized in that the electrodes (4, 5) of a pair of electrodes each have the space (16) between two helically aligned Ribs (15) are arranged opposite one another. 15 Including 3 sheets of drawings 20 -8-