DE810410C - Glimmentladungsroehre zur Verwendung als wirksamer Teil in einer elektrischen Schaltung - Google Patents

Glimmentladungsroehre zur Verwendung als wirksamer Teil in einer elektrischen Schaltung

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Publication number
DE810410C
DE810410C DEP19044A DEP0019044A DE810410C DE 810410 C DE810410 C DE 810410C DE P19044 A DEP19044 A DE P19044A DE P0019044 A DEP0019044 A DE P0019044A DE 810410 C DE810410 C DE 810410C
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DE
Germany
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cathode
wall
glow discharge
discharge tube
tube
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Expired
Application number
DEP19044A
Other languages
English (en)
Inventor
Josef Hubert August Moubis
Franz Michel Penning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0064Tubes with cold main electrodes (including cold cathodes)

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  • Discharge Lamp (AREA)

Description

  • N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Holland) Glimmentladungsröhre zur Verwendung als wirksamer Teil in einer elektrischen Schaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Glimmentladungsröhre zur Verwendung als wirksamer Teil in einer elektrischen Schaltung, insbesondere für Meß- oder Stabilisierungszwecke, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung. Diese Glimmentladungsröhren unterscheiden sich von Glimmlampen insofern, als man bei ihrer Verwendung nicht von dem ausgestrahlten Licht, sondern von den Eigenschaften ihrer Kennlinie Gebrauch macht. Zweck der Erfindung ist, eine Röhre zu schaffen, in der praktisch während der ganzen Lebensdauer die Spannung konstant bleibt, die bis auf einige Volt reproduzierbar ist.
  • Röhren dieser Gattung hat man bisher mit einer Kathode aus Eisen oder Nickel versehen, die gegebenenfalls mit einem Erdalkalimetall überzogen ist. Zur Reinigung der Gasfüllung enthalten sie häufig einen aus Barium oder Magnesium bestehenden Fangstoff.
  • Es wurde gefunden, daß die Eigenschaften dieser Röhren beträchtlich verbessert werden können und daß man auch das Herstellungsverfahren vereinfachen kann. Nach der Erfindung besteht die Kathode einer Glimmentladungsröhre wenigstens an ihrer Oberfläche aus einem Metall mit einem über 1q.00° C liegenden Schmelzpunkt; die Röhrenwand, wenigstens der die Entladungsstrecke umschließende Teil dieser Wand, ist praktisch vollständig mit einer sichtbaren Schicht von einem dieser Metalle überzogen. Vorzugsweise bestehen nach der Erfindung die Kathode und die Wandbekleidung aus dem gleichen Metall. Man kann die Kathode ganz aus einem der erwähnten Metalle herstellen; es genügt aber, wenn nur die Oberflächenschicht der Kathode aus diesem Metall besteht. Vorzügliche Ergebnisse wurden mit einer Molybdänkathode erhalten.Außer der Kathode muß die Innenwand der Röhre mit einer Schicht aus einem Metall überzogen sein, dessen Schmelzpunkt i4oo° C übersteigt. Es ist dabei nicht ausreichend, wenn die Innenwand mit einer unsichtbaren Metallschicht mit einer Stärke von nur einigen Atomen bedeckt ist. Die Schicht soll klar sichtbar sein und wenigstens die die Entladungsstrecke umschließende Wand praktisch ganz bedecken. Wenn innerhalb der Glashülle der Entladungsröhre die Entladungsstrecke von einem Schirm umgeben wird, so wird dieser Schirm als Wand für die Entladungsstrecke dienen und mit einem der vorerwähnten Metalle überzogen sein müssen. Unter einer sichtbaren Metallschicht ist eine Schicht zu verstehen, die, auf eine Glaswand aufgetragen, etwa 20% des durchfallenden Lichtes absorbiert. Im allgemeinen erhält man bessere Ergebnisse, wenn ein größerer Teil der Wand überzogen ist, man wird daher zweckmäßig die Hülle der Entladungsröhre derart wählen, daß 'keine toten Räume, z. B. Rohrarme, vorhanden sind und die Röhrenwand überall nahezu gleich weit von der Kathodenoberfläche entfernt ist.
  • Es wurde festgestellt, daß eine Glimmentladungsröhre, in der im Rahmen der Erfindung die Kathodenoberfläche und vorzugsweise auch die Wandbedeckung aus Molybdän bestehen, besonders gute Eigenschaften in bezug auf gleichbleibende Brennspannung und Reproduzierbarkeit hat.
  • Die oben geschilderten Glimmentladungsröhren lassen sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch herstellen, daß die Kathode in der Röhre selbst durch Zerstäubung oder Verdampfung einem Reinigungsvorgang unterzogen wird und die Bedeckung der Wand ebenfalls durch Zerstäubung oder Verdampfung erfolgt. Es kann zum Beispiel die Kathode dadurch gereinigt werden, daß man sie während längerer Zeit mittels Hochfrequenz auf einer hohen Temperatur erhitzt; vorzugsweise aber zerstäubt man die Kathode mittels einer Glimmentladung mit einer Stromdichte, die die normale Stromdichte wenigstens mehrmals übersteigt.
  • Die Reinigung der Kathode ist, auch zum Zwecke der Verkürzung der Zeitdauer, vorteilhaft mit einer solchen Glimmstromdichte durchführbar, daß die Kathode glühend wird. Man soll den Reinigungsvorgang derart in den Herstellungsgang der Röhre einschalten, daß nach Reinigung keine Verunreinigungen mehr in die Röhre eintreten können. Es wird zum Beispiel erforderlich sein, die Kathode zu verdampfen oder zu zerstäuben, nachdem die Röhre von der Pumpe abgeschmolzen worden ist, da unter dem Einfluß der zum Abschmelzen erforderlichen hohen Temperatur Verunreinigungen aus dem Glas auftreten können. Es hat sich erwiesen, daß nach einer derartigen Behandlung keine weiteren schädlichen Verunreinigungen während des Betriebs der Röhre abgegeben werden.
  • Die Wandbedeckung der -Glimmentladungsröhre läßt sich -dadurch erzeugen, daß eins der vorgenannten iNIetalle in Form eines Drahtes oder einer Platte derart erhitzt oder das Metall mittels einer Glimmentladung derart zerstäubt wird, daß es die Wand, welche die Entladungsstrecke umschließt, praktisch vollständig mit einer sichtbaren Metallschicht bedeckt.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Glimmentladungsröhre nach der Erfindung kann in hohem Maße vereinfacht werden, wenn man für die Wandbedeckung das gleiche Metall wie für die Kathode wählt; in diesem Fall können die Reinigung der Kathode und die Bedeckung der Wand gleichzeitig durch Zerstäubung der Kathode bewirkt werden. Man soll diese dann so lange dauern lassen, als zum Niederschlagen eines hinreichenden Wandüberzuges erforderlich- ist.
  • Es wurde gefunden, daß die Brennspannung von Glimmentladungsröhren nach der Erfindung innerhalb weiter Zeitgrenzen außerordentlich konstant ist und sich zum Beispiel innerhalb einer normalen Brenndauer von iooo Stunden weniger als 0,5 Volt ändert.
  • Die gemäß eines Teiles der Erfindung als Material für die Kathodenoberfläche und Wandbedeckung verwendeten Metalle haben einen Schmelzpunkt oberhalb i400° C. Falls der Preis dieses Materials denjenigen der Entladungsröhre zu stark beeinflussen würde, was zum Beispiel für Ti oder Hf der Fall sein kann, wird man im allgemeinen eine Wahl unter den Metallen Zr, Ta, Cr, Mo, W, Fe und Ni treffen. Unter diesen letztgenannten Metallen nimmt das Molybdän durch seinen niedrigen Kathodenfall (etwa ioo Volt in Argon oder Neon) einen besonderen Platz ein, und zwar durch die Leichtigkeit, mit der die Kathode derart behandelt werden kann, daß das Glimmlicht die Kathode homogen bedeckt; ein weiterer Vorteil liegt in den bekannten Eigenschaften einer leichten Bearbeitbarkeit und hohen Belastbarkeit des Metalls. Infolge des niedrigen Kathodenfalles gibt es keine Entladung an den Polen, die vielfach aus Nickel bestehen; diese Pole brauchen also nicht abgeschirmt zu werden.
  • Die Erfindung wird an Hand einiger in den Fig. i bis 5 abgebildeten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese Figuren zeigen Glimmentladungsröhren mit verschieden ausgestalteten Hüllen und Kathoden.
  • Bei der Röhre nach Fig. i befindet sich eine Kathode i und eine stabförmige Anode 2 in einer Hülle 3, die Ausstülpungen 4 und 5 aufweist. In Fig. 2 ist die Kathode i in gestrecktem Zustand dargestellt. Die Innenwand der Hülle ist mit einem dunklen Metallniederschlag überzogen, der ebenso wie die Kathode aus einem der vorgenannten Metalle und vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie die Kathode besteht. Die Innenwand der Ausstülpungen 4, 5 ist praktisch nicht vom Metallniederschlag bedeckt, da das verdampfte oder zerstäubte Metall das Innere dieser Ausstülpung nicht erreichen kann. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist dieser Nachteil vermieden, da bei dieser Röhre mit der Anode 2 keine Ausstülpungen vorhanden sind und hier die Hülle 3 überall nahezu gleich weit von der Kathodenoberfläche i entfernt ist. In dieser Röhre kann demnach die Innenwand sehr gleichmäßig mit Metallniederschlag bedeckt sein.
  • Fig..I zeigt eine Röhre mit zylindrischer Kathode i und einer Anode 2 in einer Hülle 3, die entsprechend der Röhre nach Fig. 3 überall gleich weit von der Kathodenoberfläche entfernt ist.
  • In Fig.5 ist eine Glimmentladungsröhre dargestellt, in der der Raum der Entladungsstrecke von einer zylindrischen Wand 6 aus Quarz umgeben ist. Diese Wand ist an der Innenseite mit einer sicht-. baren Metallschicht überzogen, während die vom Zylinder abgeschirmte Röhrenwand nicht bedeckt ist.
  • Zur Herstellung einer Glimmentladungsröhre nach der Erfindung kann man von einer Röhre entsprechend einer der Figuren ausgehen. Das Verfahren sei für den Fall beschrieben, daß sowohl die Kathode als auch die Wandbedeckung aus Molybdän bestehen und man -sowohl die Reinigung der Kathode als auch das Überziehen der Innenwand durch 7erstäul)ung durchführt. Zunächst werden durch Erhitzung in einem Ofen auf etwa 400° C sämtliche Gasteile der Röhre auf bekannte Weise entgast: ferner werden die Metallteile soweit wie möglich dadurch entgast, daß sie zum Beispiel mittels Hochfrequenz auf hohe Temperatur erhitzt werden. Darauf wird die Röhre mit Gas gefüllt. Es kann nunmehr zwischen Kathode und Anode eine GlimmeiitlacIutig mit kleinem Strom bewirkt werden. Wenn man diesen Strom langsam steigert, so beobachtet man, daß sich das Glimmlicht auf der Kathode zu einem kleinen Fleck zusammenzieht; hierbei sinkt die Brennspannung. Darauf breitet sich das Glimmlicht wieder langsam über die Oberfläche der Kathode aus. Man steigert den Strom schließlich, 1>1s dieser etwa einige hundert Milliainpere je Quaratzentimeter beträgt, wobei die Kathode zur Weißglut gelangen kann. Man kann nunmehr Gas abpumpen und die Röhre mit reinem Gas neu füllen. Nachdem die Röhre abgeschmolzen ist, wird das Zerstäubungsverfahren nochmals wiederholt, so daß schließlich sowohl die Kathode als auch die Gasfüllung derart gründlich gereinigt sind, daß praktisch die letzten Spuren von Verunreinigungen verschwunden sind. Zugleich wird durch Zerstäubung der Kathode die Innenwand des Kolbens mit einer sichtbaren Molybdänschicht bedeckt. Im allgemeinen wird die Reinigung der Kathode bewirkt worden sein, bevor der Metallniederschlag auf der Innenwand eine hinreichende Stärke bekommt. Deshalb wird es erforderlich sein, die Zerstäubung so lange fortzusetzen, bis die Innenwand der Röhre praktisch vollständig mit einer sichtbaren Molybdänschicht bedeckt ist.
  • Man kann das oben geschilderte Verfahren im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weisen variieren. Man kann zum Beispiel statt Molybdän eins der anderen erwähnten Metalle sowohl für die Kathode als auch für die Wandbedeckung verwenden. Wenn man zum Beispiel eine Kathode aus Zirkonium und eine Wandbedeckung aus Nickel wählt, so wird man in der Röhre in der Umgebung der Kathode einen Nickeldraht oder eine Nickelplatte anbringen können, so daß durch Zerstäubung Nickel auf die Innenwand niedergeschlagen wird. Die Bedeckung der Innenwand kann auch dadurch erfolgen, daß man den Nickeldraht mittels eines elektrischen Stromes auf eine derart hohe Temperatur erhitzt, daß durch Verdampfung des Drahtes Nickel auf die Innenwand niedergeschlagen wird. Die Kathode kann auch aus einem Draht bestehen, den man dadurch reinigt, daß er mittels eines elektrischen Stromes auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Es ist nicht erforderlich, zur Reinigung der Kathode die Zerstäubung derart durchzuführen, daß die Kathode auf eine äußerst hohe Temperatur (für Molybdän z. B. 170o° C) erhitzt wird. Wenn man nur die Zerstäubung länger fortsetzt, kann sie auch bei geringerer Belastung und mithin bei niedrigerer Temperatur stattfinden.
  • Der Gasdruck in Glimmentladungsröhren nach der Erfindung hat den üblichen Wert von der Größenordnung von i cm. Man kann zum Beispiel einen Gasdruck von 2o bis 40 mm Neon oder 5 bis 20 mm Argon wählen. Glimmentladungsröhren nach der Erfindung haben eine niedrige konstante Brennspannung. Wenn die Zerstäubung oder Verdampfung der Kathode hinreichend lange erfolgt und eine sichtbare Metallschicht auf der Innenwand der Röhre niedergeschlagen worden ist, kann die Brennspannung innerhalb einer normalen Brenndauer von etwa iooo Stunden sich um weniger als o,5 Volt und sogar nur um o,1 Volt ändern. Unterbrechung der Verwendung der Röhre führt praktisch keine Änderung der Brennspannung herbei.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Glimmentladungsröhre zur Verwendung als wirksamer Teil in einer elektrischen Schaltung, insbesondere für Meß- oder Stabilisierungszwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode wenigstens an ihrer Oberfläche aus einem Metall mit einem 1400° C übersteigenden Schmelzpunkt besteht und daß die Röhrenwand, wenigstens der die Entladungsstrecke umschließende Wandteil, praktisch vollständig mit einer sichtbaren Schicht aus einem dieser Metalle bedeckt ist.
  2. 2. Glimmentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Röhrenwand derart ist, daß sie überall nahezu gleich weit von der Kathodenoberfläche entfernt ist.
  3. 3. Glimmentladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode und die Wandbedeckung aus dem gleichen Metall bestehen.
  4. 4. Glimmentladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenoberfläche und zweckmäßig auch die Wandbedeckung aus Molybdän bestehen.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Glimmentladungröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode durch Zerstäubung oder Verdampfung einer Reinigung unterzogen wird und das Überziehen der Wand durch Zerstäubung oder Verdampfung erfolgt.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung einer Glimmentladungsröhre nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daB die Wandbedeckung durch Zerstäubung oder Verdampfung der Kathode erfolgt. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daB die Zerstäubung oder Verdampfung der Kathode so lange fortgesetzt und so viel Metall auf die Wand niedergeschlagen wird, daß sich die Brennspannung innerhalb einer normalen Brenndauer von etwa iooo Stunden um weniger als 0,5 Volt ändert.
DEP19044A 1944-04-22 1948-10-22 Glimmentladungsroehre zur Verwendung als wirksamer Teil in einer elektrischen Schaltung Expired DE810410C (de)

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DE (1) DE810410C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1033336B (de) * 1952-07-23 1958-07-03 Int Standard Electric Corp Gasentladungsroehre mit kalter Kathode, insbesondere fuer die Konstanthaltung von Spannungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1033336B (de) * 1952-07-23 1958-07-03 Int Standard Electric Corp Gasentladungsroehre mit kalter Kathode, insbesondere fuer die Konstanthaltung von Spannungen

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