DE1036395B - Controllable electrical discharge vessel filled with mercury vapor and process for its manufacture - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf steuerbare elektrische Entladungsgefäße, die mit Quecksilberdampf gefüllt sind.The invention relates to controllable electrical discharge vessels that use mercury vapor are filled.

In bekannten Gefäßen dieser Art, die einen Vorrat an flüssigem Quecksilber enthalten, ist der sich einstellende Dampfdruck gegeben durch den Sättigungsdampfdruck des Quecksilbers bei derjenigen Temperatur, die an der kältesten Stelle der Gefäßwand herrscht. Da die Temperatur der Wand durch die außerhalb des Gefäßes herrschenden Verhältnisse wesentlich mitbestimmt wird, ist der Dampfdruck in solchen Gefäßen nicht nur von ihrer Belastung, sondern auch von der Umgebungstemperatur stark abhängig. Derartige Gefäße müssen daher so betrieben werden, daß die Temperatur der kältesten Wandstelle zwischen etwa 25 und 70° C liegt. Es herrschen dann im Gefäß Dampfdrücke zwischen etwa 2 · 10~³ und 5 ■ ICH² Torr. Kleinere Dampfdrücke erhöhen die Bogenspannung und führen damit zu Schädigungen der Oxydkathode; bei größeren Dampfdrücken besteht die Gefahr von Rückzündungen. Der Verlauf der Zündkennlinien ist ebenfalls vom Dampfdruck und damit also von der Gefäßbelastung und der Umgebungstemperatur abhängig.In known vessels of this type, which contain a supply of liquid mercury, the resulting vapor pressure is given by the saturation vapor pressure of the mercury at the temperature that prevails at the coldest point on the vessel wall. Since the temperature of the wall is largely determined by the conditions outside the vessel, the vapor pressure in such vessels is not only dependent on their load but also on the ambient temperature. Such vessels must therefore be operated in such a way that the temperature of the coldest part of the wall is between about 25 and 70 ° C. Vapor pressures between about 2 · 10 ^-3 and 5 ^{· ICH 2} Torr then prevail in the vessel. Lower vapor pressures increase the arc voltage and thus lead to damage to the oxide cathode; with higher vapor pressures there is a risk of re-ignition. The course of the ignition characteristics is also dependent on the vapor pressure and thus on the vessel load and the ambient temperature.

Es ist bekannt, den Vorrat an flüssigem Quecksilber in einem Behälter oder in einer Rinne zusammenzufassen und auf konstanter Temperatur zu halten, ihn insbesondere durch eine Heizvorrichtung oder durch die Strahlungswärme der Kathode auf verhältnismäßig hoher Temperatur zu halten. Es muß dann dafür gesorgt sein, daß keine Stelle der Gefäßwandung eine niedrigere Temperatur als der Quecksilbervorrat aufweist. Außerdem dürfen Gefäße dieser Art nur in einer ganz bestimmten Lage betrieben werden.It is known to combine the supply of liquid mercury in a container or in a channel and to keep it at a constant temperature, in particular by means of a heating device or to keep it at a relatively high temperature by the radiant heat of the cathode. It must then it must be ensured that no part of the vessel wall has a lower temperature than the mercury supply having. In addition, vessels of this type may only be operated in a very specific position.

Schließlich ist es bekannt, eine Quecksilberlegierung (Amalgam) durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung von der Kathode aus zu beheizen, um einen ausreichenden Dampfdruck zu schaffen. Ein konstanter Quecksilberdampfdruck läßt sich nämlich dadurch aufrechterhalten, daß im Gefäß ein Amalgam auf konstanter Temperatur gehalten wird. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß der Sättigungsdampfdruck über flüssigem Quecksilber, welcher der Temperatur der kältesten Wandstelle des Gefäßes entspricht, nicht kleiner ist als der Sättigungsdampfdruck über dem Amalgam bei der für dieses gewählten Temperatur. In einem solchen Fall würde nämlich an der kältesten Wandstelle Quecksilber kondensieren auf Kosten des Quecksilbergehaltes im Amalgam. Auch beim Betrieb eines solchen Entladungsgefäßes darf also die Temperatur der kältesten Wandstelle einen gewissen Wert, z. B. 25° C für einen Dampfdruck von 2 · 10~³ Torr, nicht unterschreiten. Eine Überschreitung dieses Wertes bewirkt jedoch, im Gegensatz zu den oben be-Mit Quecksilberdampf gefülltesFinally, it is known to heat a mercury alloy (amalgam) by conduction or radiation from the cathode in order to create a sufficient vapor pressure. A constant mercury vapor pressure can namely be maintained by keeping an amalgam in the vessel at a constant temperature. This applies provided that the saturation vapor pressure above liquid mercury, which corresponds to the temperature of the coldest part of the wall of the vessel, is not less than the saturation vapor pressure above the amalgam at the temperature selected for this. In such a case, mercury would condense at the coldest part of the wall at the expense of the mercury content in the amalgam. Even when such a discharge vessel is in operation, the temperature of the coldest part of the wall may have a certain value, e.g. B. 25 ° C for a vapor pressure of 2 · 10 ^-3 Torr, do not fall below. If this value is exceeded, however, in contrast to the above-mentioned, it is filled with mercury vapor

steuerbares elektrisches Entladungsgefäß und Verfahren zu dessen Herstellungcontrollable electrical discharge vessel and method for its production

Anmelder:
»Patelhold«Applicant:
"Patelhold"

Patentverwertungs- & Elektro-Holding
A. G., Glarus (Schweiz)Patent utilization & electrical holding
AG, Glarus (Switzerland)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,
Munich 23, Dunantstr. 6th

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 28. März 1957Claimed priority:
Switzerland from March 28, 1957

Dr. phil. Gysbert Jacob Ekkers, Wettingen (Schweiz), ist als Erfinder genannt wordenDr. phil. Gysbert Jacob Ekkers, Wettingen (Switzerland), has been named as the inventor

schriebenen bekannten Gefäßen, keine Erhöhung des Dampfdruckes, wenn Quecksilbergehalt und Temperatur des Amalgams so gewählt sind, daß der Sättigungsdampfdruck über ihm beispielsweise ebenfalls 2 · 10—³ Torr beträgt. Demnach existiert bei derartigen Gefäßen keine obere Grenze für die mit Rücksicht auf den Quecksilberdampfdruck zulässige Wandtemperatur. Gleichzeitig sind natürlich die Abhängigkeit der Zündkennlinie von der Wandtemperatur und die Rückzündungsgefahr bei hohen Wandtemperaturen beseitigt.signed known vessels, no increase in the vapor pressure when mercury content and temperature of the amalgam are chosen so that the saturated vapor pressure is, for example also 2 x 10- ³ Torr over it. Accordingly, in such vessels there is no upper limit for the permissible wall temperature with regard to the mercury vapor pressure. At the same time, of course, the dependence of the ignition characteristic on the wall temperature and the risk of reignition at high wall temperatures are eliminated.

Die Erfindung l>etrifft nun eine technisch besonders vorteilhafte Ausführungsform eines derart eingerichteten steuerbaren elektrischen Entladungsgefäßes. Das erfindungsgemäße Gefäß ist dadurch gekennzeichnet, daß sein Steuergitter ein Amalgam trägt, dessen zweite Komponente aus Gold besteht. Die Maßnahme, als Träger für das Amalgam gerade das Steuergitter zu verwenden, bringt den Vorteil mit sich, daß alle sonst notwendigen Maßnahmen zur Unterdrückung der Gitteremission überflüssig werden. Eine goldene Oberfläche weist nämlich, selbst bei Verunreinigung durch von der Kathode abgegebene Erdalkalimetalle und -oxyde, praktisch keine Primäremission auf.The invention now relates to a technically particularly advantageous embodiment of one set up in this way controllable electrical discharge vessel. The vessel according to the invention is characterized in that that its control grid carries an amalgam, the second component of which is made of gold. The measure, Using the control grid as a carrier for the amalgam has the advantage that all otherwise necessary measures for suppressing the lattice emission become superfluous. A golden one This is because the surface shows, even if it is contaminated by the alkaline earth metals given off by the cathode and oxides, practically no primary emission.

Ein solches Gefäß ist im Längsschnitt in der Zeichnung dargestellt. Das Steuergitter G umgibt die Kathode K, und seine Temperatur wird im wesentlichen durch die Wärmestrahlung der Kathode be-Such a vessel is shown in longitudinal section in the drawing. The control grid G surrounds the cathode K, and its temperature is essentially controlled by the thermal radiation of the cathode.

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stimmt. Der Einfluß der von der Belastung des Gefäßes abhängigen Temperatur der Anode -Ä ist viel geringer; und ein Einfluß der Temperatur der Gefäßwand W auf die Gittertemperatur besteht praktisch überhaupt, nicht. Eine Verkleinerung dieser äußeren Einflüsse kann hoch dadurch erzielt werden, daß das Steuergitter auf der Außenseite poliert und auf der Innenseite geschwärzt wird (letzteres z. B. durch Karbonisieren; Belag S). Das Steuergitter weist daher beim Betrieb des Gefäßes eine nahezu konstante Temperatur auf. In Ariwendung-d'es Erfindungsgedankens trägt das Steuergitter auf seiner Außenseite die Amalgamschicht Q, wobei die zweite Komponente des Amalgams aus Gold besteht, weil die Oberfläche des Steuergitters wenigstens teilweise vergoldet ist.it's correct. The influence of the temperature of the anode, which is dependent on the load on the vessel, is much less; and the temperature of the vessel wall W has practically no influence at all on the lattice temperature. A reduction in these external influences can be achieved to a great extent by polishing the control grid on the outside and blackening it on the inside (the latter e.g. by carbonizing; coating S). The control grid therefore has an almost constant temperature when the vessel is in operation. In accordance with the inventive concept, the control grid carries the amalgam layer Q on its outside, the second component of the amalgam being made of gold because the surface of the control grid is at least partially gold-plated.

Bei der Festlegung der im Betrieb einzuhaltenden Temperatur des Amalgams ist zu beachten, daß dessen zweite Komponente bei dieser Temperatur einen gegenüber dem Quecksilberdampfdruck vernachlässigbar kleinen Sättigungsdampfdruck aufweist. Experimente mit dem erfindungsgemäß zu verwendenden Gold als zweiter Komponente haben als günstige Temperatur 400° C ergeben, wobei sich ein Quecksilbergehalt des Amalgams von weniger als 5 Gewichtsprozent einstellen wird. When determining the temperature of the amalgam to be maintained during operation, it should be noted that its second component at this temperature is negligible compared to the mercury vapor pressure has a small saturation vapor pressure. Experiments with the to be used according to the invention Gold as the second component resulted in a favorable temperature of 400 ° C, with a mercury content of the amalgam of less than 5 percent by weight.

Die Herstellung eines derartigen Entladungsgefäßes kann so geschehen, daß bei seinem Zusammenbau das Steuergitter noch nicht das Amalgam, sondern nur dessen zweite Komponente, d. h. das Gold, trägt. Das Gefäß wird dann auf dem Pumpstand entgast und nach einem der bekannten Verfahren mit Quecksilberdampf gefüllt. Dabei wird das Steuergitter auf die vorgesehene Temperatur erwärmt (z. B. 400° C), und die Kolbenwand wird mindestens auf der tiefsten, mit Rücksicht auf den Quecksilberdampf zulässigen Temperatur gehalten (z.B. 25° C). Wenn nun der Qüecksilberdampfdruck auf dem für den späteren Betrieb des Gefäßes vorgesehenen Wert (z. B. 2 ■ 10—³ Torr) gehalten wird, bildet sich auf dem Steuergitter ganz zwangläufig ein Amalgam mit dem richtigen Quecksilbergehalt. Diese Amalgambildung vollzieht sich in wenigen Minuten, wenn die Gefäßwand auf etwa 250° C erwärmt wird. Diese Erwärmung ist übrigens auch deshalb unzweckmäßig, weil dadurch allfällig adsorbiertes Quecksilber von der Wand entfernt wird. Sodann kann das Gefäß von der Pumpe abgetrennt und verschlossen werden.Such a discharge vessel can be produced in such a way that, when it is assembled, the control grid does not yet carry the amalgam, but only its second component, ie the gold. The vessel is then degassed on the pumping station and filled with mercury vapor using one of the known methods. The control grid is heated to the intended temperature (e.g. 400 ° C) and the bulb wall is kept at least at the lowest temperature permissible with regard to the mercury vapor (e.g. 25 ° C). Now, if the Qüecksilberdampfdruck on the designated for later operation of the vessel value (z. B. 2 ■ 10- ³ Torr), forms on the control grid inevitably quite an amalgam with the mercury content right. This amalgam formation takes place in a few minutes when the vessel wall is heated to around 250 ° C. Incidentally, this heating is also inexpedient because it removes any adsorbed mercury from the wall. The vessel can then be separated from the pump and sealed.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Mit Quecksilberdampf gefülltes steuerbares elektrisches Entladungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß sein Steuergitter ein Amalgam trägt, dessen zweite Komponente aus Gold besteht.1. Controllable electrical discharge vessel filled with mercury vapor, characterized in that that its control grid carries an amalgam, the second component of which is made of gold. 2. Verfahren zur Herstellung eines Entladungsgefäßes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gefäß ein Steuergitter eingebaut wird, dessen Oberfläche wenigstens teilweise aus Gold besteht und daß sodann das Gefäß mit Quecksilberdampf gefüllt wird, wobei der Queeksilberdampfdruck auf dem für den späteren Betrieb des Gefäßes vorgesehenen Wert gehalten üh'd das Steuergitter 'auf die vorgesehene konstante Temperatur erwärmt wird.2. A method for producing a discharge vessel according to claim 1, characterized in that that a control grid is built into the vessel, the surface of which is at least partially made of gold and that then the vessel with mercury vapor is filled, the queek silver vapor pressure kept that at the value intended for the later operation of the vessel Control grid 'is heated to the intended constant temperature. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche 'Patentschriften Nr. 676572, 713 374, 716141, 732 Ö34;Considered publications:
German Patent Nos. 676572, 713 374, 716141, 732 O34; deutsche Patentanmeldung H 5617 Vritc/21¥ •(bekanntgemacht am 26. 7. Γ951);
USA.-PaVentschfift tir. 1 758 516.German patent application H 5617 Vritc / 21 ¥ • (published on July 26, 1951);
USA.-PaVentschfift tir. 1 758 516. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ® 809 597/445 8.58® 809 597/445 8.58