DE1067944B

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Publication number: DE1067944B
Application number: DENDAT1067944D
Authority: DE
Publication date: 1959-10-29

Description

Bei der Fertigung oder auch während des Betriebes eines Metalldampfentladungsgefäßes, beispielsweise eines Quecksilberdampfentladungsgefäßes, kann es sich zeigen, daß das Entladungsgefäß einen unerwünscht hohen Fremdgasgehalt aufweist, der entweder dazu zwingt, den weiteren Fert.igungsprozeß des Entladungsgefäßes abzubrechen oder ein in Betrieb befindliches Gefäß aus dem Betrieb herauszunehmen und zu überholen.

Es ist bereits bekannt, bei einem Quecksilberdampfentladungsgefäß eine Getterwirkung dadurch zu erzielen, daß die durch den Quecksilberdampf während der Hauptentladung in den Dampfdom getriebenen Fremdgase durch eine Hilfsen.tlad.ung· mit Hilfe einer im Dampfdom, befindlichen Hilfselektrode ionisiert werden. Man macht hierbei also von der Erscheinung Gebrauch, daß während des Brennens der Hauptentladung die Fremdgase im Dampfdom durch den von der Kathode wegströmenden Quecksilberdampf eine stärkere Konzentrierung erfahren. Abgesehen von dem durch die Hilfselektrode bedingten zusätzlichen Aufwand ist jedoch der Wirkungsgrad einer solchen Getterung verhältnismäßig niedrig. Außerdem läßt sich ein solches Verfahren während des Fertigungsablaufes nur schwer durchführen, da ein Bfennen der Hauptentladung erforderlich ist.

Die Erfindung geht zur Getterung eines Metalldampfentladungsgefäßes, einen anderen Weg. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die Getterung vor der Inbetriebnahme des Gefäßes oder bei abgeschaltetem Gefäß vorgenommen wird. Gemäß der Erfindung werden auf zwei Elektroden des nicht in Betrieb befindlichen Metalldampfentladungsgefäßes eine . Folge äußerst kurzzeitiger Stromimpulse mit extrem hoher Stromamplitude gegeben, die beispielsweise durch periodische Entladungen eines Kondensators mit geringer Induktivität gewonnen werden.. Vorteilhafterweise wird diese Stromimpulsfolge an Kathode und Gitter eines Anodensystems des Gefäßes angelegt. Infolge. der extrem hohen Stromamplitude der Stromimpulse werden außer dem im Gefäß gerade vorhandenen Metalldampf auch die im Gefäß enthaltenen Fremdgase ionisiert, obwohl die Ionisationsspannungen dieser Fremdgase wesentlich höher liegen als. die Ionisationsspannungen von Metalldämpfen. Durch die äußerst · geringe Zeitdauer der auf das Gefäß gegebenen Stromimpulse findet nämlich praktisch keine Nachlieferung von Metalldampf aus dem Kathodenbrennfleck statt.. Die ionisierten Fremdgase werden dann von den Wänden des Gefäßes in bekannter Weise adsorbiert.

Damit möglichst kein Metalldampf aus dem Kathodenbrennfleck nachgeliefert wird, empfiehlt es sich, während der auf das Gefäß gegebenen Strom-Verfahren zur Fremdgasgetterung _T r: in Metalldampfentladungsgefäßen '

Siemens-SchuckertwerkeΓ\_: ^; _r :,;'!'

Aktiengesellschaft* .;,··. '.·,: ?

Berlin und Erlangen, -: ^;:

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str, 50 ,,

Dipl.-Ing. Gerhard Peche, Berlin-Halensee,_: ν ί

ist als Erfinder genannt Worden ·' 1 ■ ■ κ; ■;:

impulsfolge gleichzeitig eine Kühlung des ;Entiadüngsgefäßes vorzusehen.. Beispielsweise hat.' es. sich als günstig herausgestellt, die'Gefäßtemperatur auf J etwa

15° C zu halten. , \', . . _; . 1.,'''[1^Z'''''-'..S''' Damit in einfacher Weise eine.Überprüfung möglich ist, wie weit der Getterungsprozeß, vorgeschritten ist, empfiehlt es sich, den Getterüng$pr6zeß gemäß, der Erfindung in zeitliche Teilabschnitte zu unterteilen^ zwischen denen der Fremdgasgehalt des Entlädungs-' gefäßes gemessen wird. Hierzu.kann bei .gleichzeitig brennender Hilfsentladung zur Erzeugung von Metalldampf ionen eine negative Sonde vorgesehen,. werden ί mit deren Hilfe eine dem Fremdgäsgehalt. entspre-l chende Meßkurve beispielsweise auf. dem',Bildschirm eines Kathodenstrahloszillographenaufgezeichriet wird.' Diese Meßkurve wird dann mit einer für den zu untersuchenden Gefäßtyp vorhandenen Vergleichkurye. beispielsweise auf ein und demselben Bildschirm ^'verglichen. Hierdurch läßt sich in sehr kurzer ,Zeit, mit sehr einfachen Mitteln feststellen,' ob der Gettertingsprozeß gemäß der Erfindung bereits genügend, .weit fortgeschritten ist. , '. . . ''.. ■ . . ₍" . ,.",';.'.'. ', ','^ Eine andere Möglichkeit, den Fortschritt des Getter rungsprozesses gemäß der Erfindung" in ,'einfachef Weise zu messen, besteht in der ,Anwendung einer massenspektrographischen Untersuchung;, mit zeitlicher Fokussierung, die gleichzeitig, mit, der auf die Elektroden des Gefäßes, gegebenen Stromimpulsfolge vorgenommen wird. Hierzu wird das Aüftreffen der durch die Stromimpulsfolge erzeugten Ionon .auf einer negativen Sonde beispielsweise auf dem Bildschirm eines Kathodenstrahloszillographen'..'aufgezeichnet; Mit Rücksicht darauf, daß. die Fremdgasionen",eine kleinere Masse gegenüber den.verhältnismäßig schweren Metalldampf ionen haben, genügt für die vorge¹

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sehene zeitliche Fokussierung ein sehr geringes Auflösungsvermögen der verwendeten Anordnung, so daß diese Messung im Rahmen des Fertigungsablaufes ohne großen Aufwand vorgenommen werden kann.

Zur näheren Erläuterung der'Erfindung ist in der Figur als Ausführungsbeispiel eine Schaltungsanordnung _v ζμη,,-Fienidgasgetterung eines Metalldampfentladüngsgefäßes schematisch dargestellt.

Das,-,, mehranodige. Quecksilberdampfentladungsgefäß 1, das gegettert werden soll, ist mit der Kathode 1 α und dem Gitter 1 b des rechten Anodensystems über die Luftdrossel 8 und das steuerbare Schaltgefäß. 10 an den Kondensator 7 angeschlossen, der über den Gleichrichter 5 und den Strombegrenzungswiderstand 6 vom Transformator 4" aufgeladen wird. Der Transformator 4 ist primärseitig an die Klemmen'2 und 3 eines Wechselstromnetzes angeschlossen. Die Luftdrossel 8 kann durch den Schalter 9 kurzgeschlossen werden.

Die Anode Ic des rechten Anodensystems ist über den Schalter 11, den Widerstand 12 und die Gleichspannungsquelle 13 mit der Kathode la verbunden. Die Polarität der Spannungsquelle 13 ist derart gewählt, daß die Anode 1 c negativ gegenüber der Kathode wird. Am Widerstand 12 sind die Ablenkelektroden des Kathodenstrahloszillographen 14 angeschlossen,, dessen zweites Elektrodenpaar vom Zeitgeber 15'gespeist wird. Auf dem Bildschirm des Kathodenstrahloszillographen 14 ist in einem Koordinatensystem in gestrichelter Darstellung die Kurve 16 aufgezeichnet,"die; als· Vergleichsgröße den zeitlichen Verlauf des über die negative Sonde (Anode Ic) abgesaugten_Ionenstromes des zu untersuchenden Gefäßtyps bei gutem Vakuum angibt. Ferner ist an diesem Bildschirm 14 noch als ausgezogener Linienzug eine Kurve angedeutet, welche sich an dem Oszillographenbildschirm durch den Meßvorgang ergibt, die mit 17 bezeichnet ist und in das gleiche Koordinatensystem wie die Vergleichskurve eingeordnet ist.

Zum Gettern des noch nicht in Betrieb genommenen oder· abgeschalteten Gefäßes 1 wird der Schalter 9 geschlossen!; Hierdurch wird eine Folge äußerst kurzzeitiger¹ Strpmimpulse mit extrem hoher Stromamplitude¹ 5, die durch die periodische Entladung des Konderisators 7 gewonnen werden, auf Kathode 1 a und Gitter Ib gegeben, so daß neben dem gerade vorhandenen Quecksilberdampf, der infolge der Kurzzeitigkeit .der Entladungen praktisch nicht nachgeliefert wird, auch der größte Teil des im Gefäß 1 enthaltenen ,Eremdgases ionisiert wird. Das ionisierte Fremdgas wird dann von der Gefäßwand adsorbiert.

Istein solcher Getterungsprozeß über einen angemessenen Zeitraum durchgeführt worden, so kann mit der' in Figur dargestellten Anordnung unmittelbar geprüft'werden, wie weit der Getterungsprozeß fortgeschritten ist Hierzu wird der Schalter 9 geöffnet und der'Schalter 11 geschlossen. Durch das Schließen des Schalters 11. ist der den Oszillographen 14 enthaltene Meßkreis an Ka-thode 1 α und Anode 1 c angeschlossen. Die Anode Ic wirkt infolge ihrer negativen Vorspannung als Sonde für im Entladungsgefäß vorhandene Ionen. Es .findet nämlich über Kathode 1 α und Gitter 1^, Idäs weiterhin an der Spannung des Kondensators 7 liegt,;'eirie Hilfsentladung statt, welche die für die Messung benötigten Quecksilberionen erzeugt. Die Drossel ,8 [bewirkt eine .Verflachung des Entladungsstrbmes des "Kondensators 7, so daß eine Ionisierung des in dem Gefäß enthaltenen Fremdgases vermieden wird.¹ Für die'Messung bleibt also der elektrisch neutrale Charakter des Fremdgases erhalten.

Aus dem durch die Hilfsentladung erzeugten Ionenstrom werden über die als negative Sonde wirkende Anode Ic Ionen abgesaugt, deren Zahl von dem im Gefäß vorhandenen Fremdgasgehalt abhängt. Der abgesaugte Ionenstrom ist nämlich um so kleiner, je größer der Fremdgasgehalt des Gefäßes ist, da der Ionenzustrom zu der negativen Sonde desto mehr behindert wird, je größer der Fremdgasgehalt ist. Durch eine solche Messung erscheint auf dem Bildschirm des Oszillographen 14 die Meßkurve 17. Weicht der Fremdgasgehalt des Gefäßes noch stark vom zulässigen Wert ab, so weicht auch die Meßkurve 17 noch weitgehend von der Vergleichskurve 16 ab. Je mehr nun der Fremdgasgehalt durch aufeinanderfolgende Getterungsprozesse vermindert wird, desto mehr nähert sich die Meßkurve 17 der vorgegebenen Form der Vergleichskurve 16 an.

Zur Messung der durch die Getterung erzielten Verminderung des Fremdgasgehaltes läßt sich auch eine massenspektrographische Untersuchung mit zeitlicher Fokussierung anwenden. Hierzu wird während der auf der Kathode 1 α und das Gitter 1 b gegebenen periodischen Entladungen des Kondensators 7 bei geschlossenem Schalter 9 der Schalter 11 ebenfalls ge-

schlossen, so daß die Anode 1 c als negative Sonde die durch die Stromimpulsfolge erzeugten Ionen auffängt. Die durch die Entladungen erzeugten Ionen treffen dann gemäß ihren unterschiedlichen Massen in unterschiedlicher zeitlicher Reihenfolge auf der Anode Ic auf, und zwar treffen während einer Entladung zuerst die leichteren Fremdgasionen und danach die schwereren Quecksilberionen auf der Anode 1 c auf. Es ergibt sich also eine zeitliche Fokussierung der erzeugten Ionen auf dem Bildschirm eines Kathodenstrahl-Oszillographen 14. Im zeitabhängigen Verlauf des Entladungsvorganges auf dem Bildschirm ruft jede Ionenart eine ihrer Massenzahl entsprechende Marke hervor, deren Größe der Anzahl der betreffenden Ionen proportional ist.

Das Getterungsverfahren gemäß der Erfindung kann beispielsweise mit gutem Erfolg bei Gefäßen mit Initialzündung in jeder Periode, also bei sogenannten Ignitrons, angewendet werden. Zur Erzielung einer ausreichenden Getterung genügt hierbei die Verwendung von Kondensatoren, deren Kapazität etwa 1 μF beträgt und die mit etwa 1 kV aufgeladen werden. Zur ausreichenden Getterung eines solchen Ignitrons werden dann bei einer periodischen Entladung des Kon-

. densators mit einer Frequenz von 50 Hz 2 Minuten benötigt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Frenidgasgetterung eines Metalldampfentladungsgefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei Elektroden des nicht in Betrieb befindlichen Metalldampfentladungsgefäßes eine Folge äußerst kurzzeitiger Stromimpulse mit extrem hoher Stromamplitude, die beispielsweise durch periodische Entladungen eines Kondensators mit geringer Induktivität gewonnen werden, gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromimpulsfolge an Kathode und Gitter eines Anodensystems angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gleichzeitige Kühlung des Entladungsgefäßes.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Getterungsprozeß in zeitliche Teilabschnitte unterteilt ist, zwischen

denen der Fremdgasgehalt des Entladungsgefäßes mittels einer negativen Sonde bei gleichzeitig brennender Hilfsentladung zur Erzeugung von Metalldampfionen durch einen Vergleich einer für den zu untersuchenden Gefäßtyp vorhandenen Vergleichskurve mit der über die negative Sonde ermittelten Meßkurve, die beispielsweise auf ein und demselben Bildschirm eines Kathodenstrahloszillographen aufgezeichnet werden, gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Hilfsentladung der zur Getterung benutzte Kondensator mittels einer Drosselspule über zwei Elektroden des Gefäßes entladen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Fremdgasgehaltes in massenspektrographischer Übersicht das zeitliche Auftrefren der durch die kurzzeitigen Stromimpulse mit extrem hoher Stromamplitude erzeugten Ionen auf einer negativen Sonde beispielsweise auf dem Bildschirm eines Kathodenstrahloszillographen aufgezeichnet wird (zeitliche Fokussierung).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 698 579, 639 032,
363;

britische Patentschrift Nr. 695 176.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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