Hochdruckmetalldampfentladungsröhre. Es ist bekannt, Hochdruckmetalldampf- entladungsröhren mit einer oder mehreren Hauptglühelektroden aus schwerschmelz barem Metall, das heisst einem Metall zu ver sehen, dessen unterste Schmelztemperatur <B>2000'C</B> beträgt.
Eine solche Elektrode ist dem Einfluss einer 12[ochdruckmetall.dampf- entladung, die sich bekanntlich durch eine Einschnürung der Entladung von einer Niedendruckentladung unterscheidet, sehr gut gewachsen, so dass die Röhre eine lange Lebensdauer aufweist. ;Sie zeigt jedoch den Nachteil einer höheren Zündspannung.
Um diesen Übelstand zu vermeiden, kann man dieser Elektrode in bekannter Weise eine Hilfsglühelektrode zuordnen, die mit stark elektronenemittierendem Material; z.
B. Erd- alkaliogyd, versehen ist Die Hauptelektrode und die Hilfselektrode werden nun derart angeordnet, dass bei der Zündung die Ent ladung an der Hilfselektrode ansetzt, jedoch bei höher werdendem Dampfdruck auf die Flauptelektrode aus sohwerschmelzbarem Me- tall übergeht.
Man hat dazu diese Haupt elektrode etwa mit Hilfe eines Stiels an der Hilfsglühelektrode befestigt und, von der Entladungsbahn ausgesehen, vor dieser Hilfselektrode angeordnet, so dass sie nach erfolgter Zündung durch die von der Hilfs elektrode ausgehende Entladung geheizt wird.
Der Augenblick des Überspringens der Entladung von der Hilfselektrode auf die Hauptelektrode soll nun durch geeignete Be- mes.sung des Abstandes zwischen Hilfs- und Hauptelektrode eingestellt werden. Je kür zer dieser Abstand gewählt wird, um so länger wird es dauern, bevor die Entladung überspringt, das heisst um so höher wird der Dampfdruck beim Überspringen geworden sein.
Bei einer bestimmten Länge der im nor malen Betrieb benutzten Entladungsbahn be deutet jedoch eine Vergrösserung des Abstan des zwischen Haupt- und Hilfselektrode eine Verlängerung .der von der Hilfselektrode aus gehenden Entladungsstrecke, .die beim In- 6etriebsetzen gezündet werden muss, was somit eine Vergrösserung der Zündspannung mit sich bringt.
Überdies hat eine Vergrösse rung des Abstandes zwischen Haupt- und Hilfselektrode den Nachteil, dass der Raum hinter der Hauptelektrode grösser wird, wo durch die Gefahr entsteht, dass dieser Raum beim Betrieb der Röhre eine zu niedrige Temperatur erhält. Dieser Gefahr muss dann wieder durch besondere Massnahmen, wie wärmeisolierende Einkapselung des Rohr endes oder Erhitzung des Rohrendes durch Heizkörper begegnet werden.
Die Erfindung bezieht sich auf Hoch druckmetalldampfentladungsröhren mit min destens einer Hauptglühelektrode aus schwer schmelzbarem Metall und einer von der Ent ladungsbahn aus gesehen hinter dieser Haupt elektrode angeordneten, mit stärker als das Hauptelektrodenmaterial elektronenemittie rendem Material versehenen Hilfsglühelek- trode, die bei der Zündung der Röhre als Ansatzstelle der Entladung dient, welche jedoch bei höher werdendem Dampfdruck wenigstens in .der Hauptsache auf die Haupt elektrode übergeht, und hat den Zweck,
den Übergang der Entladung in sicherer Weise und mit einfachen Mitteln zu ermöglichen und dabei die obenerwähnten Übelstände zu beseitigen.
Gemäss der Erfindung wird zwischen dem Stromzuführungsdraht der Hauptelektrode und dem Stromzuführungsdraht der Hilfs elektrode ein nicht mit der Hauptentla.dungs- bahn in Reihe geschalteter Widerstand an geordnet.
Bei Wechselstrombetrieb ist es erforder lich, die Röhre mit zwei solchen Elektroden sätzen zu versehen; bei Gleichstrom genügt ein solcher Elektrodensatz, der als Kathode benutzt wird, während die Anode anders konstruiert sein kann.
Bei der Zündung der Röhre setzt. die Ent ladung zuerst an der Hilfselektrode ein (die von einem besonderen Heizstrom oder zweck mässiger durch die Entladung geheizt wird), so dass der Strom über den Widerstand fliesst. Die Röhre erwärmt sich, wodurch der Dampfdruck und der Spannungsgradient (Spannungsabfall je Längeneinheit der Ent ladungsstrecke) steigen. Wenn der Strom mit kleinerem Spannungsverlust über die Hauptelektrode fliessen kann, hat die Ent ladung die Möglichkeit, von der Hilfselek trode auf die Hauptelektrode überzugehen.
Die Zeitspanne zwischen der Zündung und diesem Übergang kann durch Einstellung der Grösse des Widerstandes geregelt und derart eingestellt werden, dass die Hilfselektrode im Niederdruckgebiet und die Hauptelektrode im Hochdruckgebiet der Entladung den 'Strom führt. Die Einstellung des Wider standes kann nach Abschmelzen des Ent ladungsraumes vorgenommen werden. Auch kann die erwähnte Zeitspanne nach Fertig stellen der Röhre geändert werden, ohne dass im Innern der Röhre etwas geändert zu wer den braucht.
Der Abstand zwischen der Haupt- und Hilfselektrode kann unabhängig von der erwünschten Zeitspanne zwischen Zündung und Übergehen der Entladung so gewählt werden, wie es mit Hinsicht auf die Zündspannung und Erwärmung der Röhre am günstigsten ist.
Die sichere und schnelle Aufheizung der Hauptelektrode kann noch dadurch gefördert werden, dass, von .der Entladungsbahn aus #. "esehen, vor der Hauptelektrode ein mit einer Öffnung versehener Schirm angeordnet wird, der die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung zusammendrängt und längs der Hauptelektrode führt. Dieser Schirm kann auch dazu dienen, einen grossen Teil der von den Elektroden zerstäubten Materialteilchen aufzufangen.
Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Entladungsröhre gemäss der Erfindung dar. Fig. 1 gibt einen Längsschnitt dieser Röhre wieder; Fig. 2 zeigt perspektivisch eine Haupt elektrode dieser Röhre.
Die abgebildete, aus Quarz bestehende und zum Aussenden von sichtbarem Licht oder ultravioletten Strahlen geeignete Ent ladungsröhre 1 ist zylinderförmig und ent hält an jedem Ende eine in der Rohrachse angeordnete, wendelförmige Hilfselektrode Z, die mit einem Gemisch von Barium- und Strontiumogyd bedeckt ist.
Vor jeder Elek trode 2 befindet sich eine Hauptelektrode 3, die aus einem Wolframndraht besteht, der einen senkrecht zu der Rohräehse stehenden, ungefähr kreisförmigen Teil 4 (Fig. 2) und einen in der Rohrachse liegenden Teil 5 be- eitzt. Die Röhre enthält weiter zwei Quarz schirme 6, die je eine zentrale Öffnung 7 aufweisen, welche sich in kurzem Abstand vor dem Elektrodenteil 5 befindet.
Um einen guten Ausgleich das- Gas- und Dampfdruckes im mittleren Röhrenteil und in Iden Rohr enden zu erleichtern, können die Schirme 6 an ihren Rändern noch eine oder mehrere Öffnungen aufweisen.
'Zwi:schen dem Stromzuführungadraht 9 jeder Elektrode 3 und dem :Stromzuführungs- draht 8 jeder Hilfselektrode 2 ist ausserhalb des Entladungsraumes ein Widerstand 10 geschaltet. Zweckmässig wird dieser Wider stand im Sockel angeordnet, so dass die fer tige Entladungsröhre nur zwei Kontakte auf weist, die, wie in der Zeichnung gestrichelt angegeben ist, über eine VorschaItdrossel- spule 11 an eine Wechselstromquelle 12 an geschlossen werden können.
Die Röhre ist mit einer Edelgasfüllung, zum Beispiel bestehend aus Argon unter einem -Druck von 5 mm Quecksilbersäule, versehen und enthält überdies eine Menge Quecksilber, die zweckmässig derart dosiert wird, dass -die ganze Menge bereits verdampft ist, bevor die Röhre ihre normale Betriebs temperatur erreicht hat,
so dass der Queck silberdampf beim Betrieb ungesättigt ist und der Dampfdruck sich bei iSchwankungen ider Speisespannung oder bei Änderungen der Abkühlungsverhältnisse nur wenig ändert. Der Dampfdruck beim normalen Betrieb kann auch in anderer Weise konstant gehal ten werden.
Beim Inbetriebeetzen fliesst der Strom zuerst über die Hilfselektroden 2. Die von diesen Hilfselektroden ausgehende Entladung wird von den Schirmen 6 zusammengedrängt und längs den El@ktrodenteilen 5 geführt, die von,der Entladung aufgeheizt werden.
Wenn der Dampfdruck (und somit der Gradient) eineu genügend hohen Wert erreicht hat und die'E.lektrbdenteile 5 -auf eine genügend hohe Temperatur gebracht sind, geht die Ent ladung . von den Hilfselektroden 2 auf die Hauptelektroden 3 über, wobei die Ent ladung vornehmlich an den Enden der Elek- trodenteile 5 angreift. Im normalen Betrieb führen die Hilfselektroden 2 keinen oder nur einen vernachlässigbar geringen Strom. Die Zeitspanne zwischen der Zündung und dem Übergang der Entladung hängt von der Grösse der Widerstände 10 ab.
In einer bestimmten Röhre war der gegen seitige Abstand der Elektrodenteile 5 etwa 1@8 cm und der Abstand zwischen den Hilfs elektroden ungefähr 19 am, während die Widerstände 10 eine Grösse von 5 Ohm hat ten und die Stromstärke der Röhre nach Erreichung des normalen Betriebszustandes 4,5 Amp. betrug.
Die Brennspannung der Entladung kurz nach der Zündung war etwa 20 Volt, wogegen die Brennspannung im ,normalen Betriebszustand 120 Volt war, wäh rend .sie in dem Augenbliek, in dem die Ent ladung von den Hilfselektroden auf die Hauptelektroden überging, ungefähr 40 Volt betrug.
In der abgebildeten Röhre werden die Hilfselektroden nur durch die Entladung ge heizt, selbstverständlich ist es auch möglich, diese Hilfselektroden zusätzlich durch einen besonderen Heizstrom zu erwärmen, der. nachdem die Entladung auf die Hauptelek troden übergegangen ist, abgeschaltet werden kann. Diese Ausbildung ist jedoch nicht so einfach wie die abgebildete.