DE597580C - Elektrische Leucht- oder Ultraviolett-Bestrahlungsroehre - Google Patents

Description

• Elektrische Leucht- oder Ultraviolett-Bestrahlungsröhre Es ist an sich bekannt, in Entladungsgefäßen, die mit Edelgasen, indifferenten Gasen oder Dämpfen gefüllt sind, wie sie insbesondere für Leucht-, Gleichrichter- und Bestrahlungszwecke gebaut worden sind, aktivierte heiße Elektroden anzuordnen, wodurch es gelingt, derartige Röhren bedeutend höher zu belasten, als wenn man mit kalten Glimmlichtkathoden arbeitet. Im wesentlichen jedoch sind hierbei stets die an den Oxydkathoden der Radioröhren gewonnenen Erfahrungen auf Gasentladungen übertragen worden, d. h. man verwandte mit den bekannten Elektronen emittierenden Oxyden überzogene spiralisierte Drahtkathoden oder Blechkathoden, bei denen die Oxyde aufgestrichen waren. Auch Kathoden ähnlich den Wolfram-Thorium-Fäden der Radioröhren hat man für Gasentladiungszwecke verwandt, indem ein Metall wie Platin oder Wolfram mit einem Zusatz von `.derartigen Oxyden versetzt wurde. Es zeigte sich nun, daß in einer Gasentladung die Beanspruchung der Kathode so erheblich ist, daß alle derartigen vorgeschlagenen Kathoden, die sich bei rein elektronischen Hochvakuumentladungen sehr gut bewähren, nur eine außerordentlich kurze und ungenügende Lebensdauer besitzen.
• . Vorliegende Erfindung hat nun eine speziell für Gasentladungen geeignete Kathode zum Gegenstand. Es hat sich nämlich gezeigt, daß es unter bestimmten Bedingungen gelingt; aktive Elektronen emittierende Oberflächen zu erhalten, die eine außerordentliche Widerstandsfähigkeit gegenüber dem vernichtenden Ionenbombardement besitzen. Bekanntlich -hängt die Aktivität einer Elektrode davon- ab, daß auf oder in der Oberfläche derselben ständig ein Film freier hochemissiver Metalle vorhanden ist, der durch irgendwelche Zersetzungen in der Innenmasse der Kathode entstanden und zur Oberfläche diffundiert ist. Auf diesen Film wirken nun die mit außerordentlicher Geschwindigkeit auftreffenden Ionen ein (jeweils abhängig von den Entladungsbedingungen) und zerstäuben oder verdampfen diesen Film. Ganz besonders stark ist diese Wirkung wie bekannt bei allen chemisch nicht inerten Gasen und Dämpfen, und innerhalb der Edelgase wird er desto größer, je größer die Ionisierungsspannung ist. Es hat sich nun herausgestellt, daß man eine langlebige Kathode erhält, sobald der Elektronen emittierende Metallfilm sich auf einer Masse entwickelt, die aus Komplexverbindungen der elektropositiven Metalle, vor allen Dingen der bekannten Metalle der zweiten Gruppe des periodischen Systems, mit bestimmten weiteren Metallen besteht. Diese weiteren Metaue haben die Eigenschaft, daß ihre Oxyde sich amphoter verhalten, d. h. sie sind imstande, sowohl mit starken Basen als auch mit starken Säuren Salze zu bilden: Im ersten Falle treten sie als Anion in die Verbindung ein, im zweiten Falle als Kation. So vermag Aluminiumoxyd sowohl mit der starken Base Bariumoxyd oder Hy droxyd die Verbindung Bariumaluminat zu bilden als auch z. B. mit der starken Schwefelsäure die Verbindung Aluminiumsulfat. Außer dem Aluminium haben sich als besonders geeignet bewährt Zirkonoxyd, Zinkoxyd und Nickeloxyd. Selbstverständlich soll das Wesen der Erfindung nicht auf der Theorie basiert und davon abhängig sein, daß tatsächlich das Barium-, Strontium- oder Calciumoxyd mit dem gleichzeitig vorhandenen Aluminium-, Zirkon-, Nickel- oder Zinkoxyd Verbindungen von der Form Bariumaluminat oder Strontiumnickelat bildet. Es ist jedoch' wahrscheinlich, daß ein derartiger Vorgang vorliegt. Jedenfalls ist äußerlich gesehen die Kathode dadurch gekennzeichnet, daß die freien Metalle Barium, Strontium usw. gleichzeitig mit einem Gemisch ihrer Verbindungen und von Verbindungen der angegebenen amphoter sich verhaltenden Metalle vorhanden sind. Derartige Verbindungen, wie Bariumaluminat üsw., kann man auch, wie es von uns geschehen ist, als Komplexverbindungen bezeichnen.
• Für Vakuumentladungsröhren und Gleichrichter hat man zwar bereits Elektroden aus Verbindungen elektropositiver Metalle mit amphoteren Oxyden benutzt. Demgegenüber wurden jedoch erfindungsgemäß bei elektrischen Leucht- und Bestrahlungsröhren derartige Komplexverbindungen im Gemisch mit freien elektropositiven Metallen zur Herstellung von Elektroden verwendet. Hierdurch wird die Emission der Elektroden erhöht und die Einleitung der Entladung wesentlich begünstigt. Die gleichzeitig mit den elektropositiven Metallen verwendeten Komplexverbindungen dienen andererseits dazu, die elektropositiven Metalle in fein verteilter Form zu halten und gleichzeitig auch selbst an der Gesamtemission der Elektroden teilzunehmen. Es werden hierdurch Elektroden geschaffen, die sich mit besonderem Vorteil für hohe Belastungen und für eine Selbstaufheizung durch die Entladung eignen.
• Es hat sich nun weiter herausgestellt, daß es nach diesem chemischen Aufbau prinzipiell auch gelingt, statt Bariumoxyd, Strontiumoxyd usw. Oxyde der Alkalien in der Kathodenmasse zu verwenden. Normalerweise sind sonst die Alkalioxyde viel zu flüchtig . oder haben eine zu große Tendenz zur Dissoziation und Verdampfung der einzelnen Komponenten, als daß man sie für heiße Kathoden verwenden könnte. Ganz und gar nicht wäre dies normalerweise in Gasentladungsröhren der Fall. Jedoch in der angegebenen Mischung mit derartigen amphoter sich verhaltenden Oxyden gelingt es tatsächlich, einen erheblichen Zusatz von Alkalioxyd zu verwenden. Die Vorteile hierbei sind eine nicht unbeträchtliche Erhöhung der Einissiv ität und die Möglichkeit, die Kathoden schon bei niedrigen Temperaturen betreiben zu können, ferner eine erleichterte Z Endung solcher mit einer derartigen Kathode ausgerüsteten Röhre.
• Bezüglich der Leichtigkeit der Zündung und der Sicherheit der Zündung ist nun ebenfalls im Zusammenhang hiermit eine Verbesserung gefunden worden. Dem erwähnten Gemisch muß man nämlich einen geringen Bruchteil bis zu etwa 2o bis 30 % leicht zersetzlicher Erdalkalimetallverbindungen zusetzen. Solche sind insbesondere die Hydride, Nitride, Cyanamide, Cyänide und Azide dieser Metalle. Es wird also in dem Ausgangsstoff ein Teil des zersetzten Erdalkalioxydes durch das betreffende Hydrid, Nitrid usw. ersetzt. Die so erhaltene Ausgangsmasse entwickelt dann beim Erhitzen außerhalb wie innerhalb der Röhre einen gewissen Anteil des freien Metälles, das sie ganz und gar durchdringt. Beim Betriebe der Röhre ist dies ein sich ständig fortsetzender und den aktiven Film erneuernder Vorgang.
• An einem Ausführungsbeispiel sei die Herstellungsweise einer solchen Kathode erläutert. Eine Mischung von Bariumoxyd, Strontiumhydroxy d, Calciumcarbonat und Calciumoxyd wird fein gemahlen in einer Achatmühle und darauf in gewogenen Mengen gemischt. Das gleiche geschieht mit einer ebenfalls gewogenen Menge Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd oder den anderen erwähnten Oxyden. Darauf werden beide Mischungen miteinander vermischt und dann erst in destilliertem Wasser aufgeschlemmt. Es muß hierbei diese Aufschlemmung eine sämige Beschaffenheit aufweisen. Werden nun noch Hydride, Cy anide usw. zugesetzt, so verfährt man weiter folgendermaßen. Die Aufschleminung wird getrocknet, möglichst vollkommen entwässert, nochmals getrocknet und zur völligen Wasseraustreibung erhitzt und die entstehende zementartige Mässe nochmals gemahlen. Darauf werden die Cyanide oder -Azide hinzugefügt, gegebenenfalls mit einem organischen Bindemittel zusammen,; wie Paraffin. Diese Masse wird nun als Aufstrich- oder Füllmasse für die Kathode verwandt, Mit derartigen Kathoden ausgerüstete i Röhren bieten wegen ihrer großen Strombelastbarkeit und wegen ihrer erheblichen Lebensdauer eine Möglichkeit, die Quecksilberbogenlampen, wie sie insbesondere für Bestrahlungszwecke benutzt werden, zu ersetzen. Die Stelle der Quecksilberelektroden wird so durch diese neuen aktivierten heißen .Elektroden eingenommen. Auch sonst kann man diese Röhren statt mit Quarz mit einer Hülle aus ultraviolettdurchlässigem Glas bauen und für Bestrahlungszwecke verwenden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE -. i. ElektrischeLeucht- oderUltraviolett-Bestrahlungsröhre mit einer Füllung aus Edelgasen, indifferenten Gasen oder Dämpfen und mit heißen aktivierten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als Elektronen emittierende Bestandteile gleichzeitig elektropositive Metalle, insbesondere Cäsium, Rubidium oder Barium und Strontium, und Komplexverbindungen dieser Metalle mit sog. amphoteren Oxyden, wie insbesondere Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd, Zinkoxyd, Nickeloxyd, enthalten.
2. 2. Elektrische Leucht- oder Bestrahlungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als Elektronen emittierende Bestandteile eine Masse enthalten, die aus Oxyden des Cäsium, Rubidium, Barium, Strontium sowie den Oxyden des Aluminium, Zink, Nickel und Zirkon als Grundmasse und damit vermischten Hydriden, Nitriden, Cyanaaniden, Cyaniden oder Aziden und ähnlichen leicht zersetzlichen Verbindungen der elektropositiven Metalle als Zusatz durch Erhitzen entsteht.
3. 3. Elektrische Leucht- oder Bestrahlungsröhre nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem tragenden Kern und der aufgetragenen Masse befindliche Elektronen emittierende Schicht aus amphotere Verbindungen ergebenden Metallen, wie insbesondere Nickel, Kobalt, Kupfer, oder deren Legierungen miteinander oder aber aus deren amphoteren Doppelverbindungen, wie beispielsweise Bariumzirkonat, besteht.