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Elektrische, U-förmig gebogene Metalldampfentladungsröhre mit festen
Elektroden und Dampf schwerflüchtigen Metalls, insbesondere zum Aussenden von Lichtstrahlen
Elektrische Entladungsröhren mit einem an der Entladung teilnehmenden schwerflüchtigen
Metalldampf, z. B. Natrium-,. Kalium-, Rubidium-, Cadmium-, Magnesium-, Thallium-,
Zinkdampf, d. h. Metalldämpfen, deren Druck bei einer Temperatur von aoo° C nur
einen Bruchteil eines Millimeters beträgt, werden vorzugsweise U-förmig dergestalt
gebogen, daß zwei oder mehrere geradlinige jeweils durch eine Krümmung miteinander
verbundene Schenkel nebeneinanderliegen.
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Damit der Dampf der Metalle einen genügenden Druck erhält und beibehält,
ist es notwendig, die Röhren auf eine hohe Temperatur zu erhitzen. Bekanntlich wird
nun der Dampfdruck durch die niedrigste Temperatur der Röhrenwände bestimmt, bei
Verwendung einer U-förmig, gegebenenfalls mehrmals U-förmig gebogenen Röhre also
durch die Temperatur des gekrümmten Teils der Röhre, dessen Temperatur demzufolge
so hoch gewählt werden muß, daß der Dampfdruck den für den Betrieb benötigten Wert
erreicht. Würde man darauf achten, daß gerade der gekrümmte Teil, wie es notwendig
ist, die. entsprechend hohe Temperatur erreicht, so würden notgedrungen die geradlinigen
Schenkel der Röhre eine noch höhere Temperatur einnehmen. Dies könnte sich aber
höchst unangenehm auf das Glas auswirken, da die höheren Temperaturen in den geradlinigen
Schenkeln - dem Schmelzpunkt der normalen Glassorten recht nahe kommen können, so
daß die Wand zum mindesten weich wird und dem Außendruck nicht mehr gut Widerstand
entgegensetzen kann.
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Bedingt durch diese gerade mit Dampf schwerflüchtiger Metalle gefüllten
Entladungsröhren, die U-förmig gekrümmt sind, wird zur Erreichung eines genügenden
Dampfdruckes mit der Erfindung vorgeschlagen, der die Röhrenschenkel verbindenden
Krümmung einen um wenigstens io°/o verengerten inneren Querschnitt zu geben.
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Bei Lampen anderer Gattung, nämlich bei Entladungslampen mit Quecksilberkathode,
hat man an sich schon vorgeschlagen, die Krümmung, die die geradlinigen Teile der
Lampe verbindet, zu verengen, dort jedoch nur zu dem Zweck, das Hinüberverdampfen
des Kathodenmetalls nach irgendeinem Teil der Leuchtröhre zu vermeiden, wie auch
ein allmähliches Entleeren der Kathode und ferner eine mögliche Zerstörung der Einschmelzstelle
des Stromzuführungsdrahtes zu verhindern. Demgegenüber besitzt die Entladungsröhre
gemäß der Erfindung feste
Elektroden und unterscheidet sich wesentlich
schon in der Gattung .dadurch, daß sie mit einer Füllung schwerflüchtiger Metalle
versehen ist. -Gerade diese -Metalldampffüllung bedingt eine eigenartige, sonst
nicht beachtliche Betriebsweise, insbesondere erfordert sie erhöhte Beachtung der
Temperatur und des hierdurch bedingten Dampfdruckes, und die gerade-bei nicht genügender
Beachtung in dieser Beziehung leicht auftretenden Nachteile werden behoben, wenn
erfindungsgemäß der die geradlinigen Schenkel verbindenden Krümmung ein verengerter
innerer Querschnitt gegeben wird. Die zur Erhitzung der Röhren verbrauchte Energie
wird also möglichst nützlich ausgenutzt, wodurch der Wirkungsgrad der Röhre gesteigert
wird.
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Durch Berechnung oder durch einige einfache Versuche kann in jedem
vorkommen-, den Fall der günstigste innere Querschnitt des gekrümmten Teiles ermittelt
werden. Die günstigste Bauart wird erhalten, wenn dieser Querschnitt gerade so groß
bemessen wird, daß der gekrümmte Teil die gleiche Temperatur wie die geradlinigen
Schenkel annimmt. Es läßt sich jedoch bereits ein erheblicher Teil des erstrebten
Effektes dadurch erreichen, daß man dem verjüngten Teile einen Querschnitt gibt,
der etwas von dem giinstigsten Wert abweicht. In dieser Beziehung wird in den meisten
Fällen der Querschnitt des gekrümmten Teiles um mindestens io°(o kleiner als der
Querschnitt der geradlinigen Teile gemacht. Es gelingt hierdurch, einen zufriedenstellenden
Betrieb der Röhre zu erzielen.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine
erfindungsgemäße, zur Aussendung von Lichtstrahlen dienende Entladungsröhre beispielsweise
- dargestellt ist.
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Die dargestellte Röhre hat zwei geradlinige Teile i und 2, .die durch
einen gekrümmten Teil 3 miteinander verbunden sind. In den oberen Enden der Teile
i und 2 sind Elektroden angeordnet, Lind zwar eine Glühkathode 4 und eine zylindrische
Anode ß. Der Stromzuführungsdraht dieser Anode kann inner- oder außerhalb der Röhre
mit einem der Stromzuführungsdrähte der Glühkathode verbunden sein. Der innere Querschnitt
des Teiles 3 ist erheblich kleiner als jener der Teile x uiid 2 der Röhre. Beträgt
der innere Durchmesser der geradlinigen Teile i und 2 z. B. ao mm, so kann der innere
Durchmesser des gekrümmten Teiles 3 z. B. io mm betragen. Der Spannungsgradient
ist in dem Teil 3 infolgedessen größer als in den geradlinigen Teilen der Röhre,
so daß in dem erstgenannten Teil .eine größere Energiemenge je Längseinheit aufgenommen
wird als in dem übrigen Teil der Röhre. Die Wärmeabgabe des Teiles 3 ist jedoch
auch größer als die der Teile i und 2. Der Querschnitt des gekrümmten Teiles- kann
also derart gewählt werden, daß die Temperatur in diesem Teile derjenigen in dem
übrigen Teil der Röhre gleich wird.
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Die Röhre enthält Edelgas und ein oder mehrere schvüerflüchtige Metalle,
insbesondere schwerflüchtige Metalle wie Natrium, Kalium, Rubidium, Magnesium, Thallium,
Zink, deren Dampfdruck bei einer Temperatur von 2oo° C nur einen Bruchteil eines
Millimeters beträgt. Der Metalldampf nimmt an der in der Röhre stattfindenden Entladung
teil, was nicht- yimmer darin zu bestehen braucht, daß der Metalldampf einen Teil
des Stromes trägt. Es ist unter bestimmten Verhältnissen auch möglich, daß die Metalldampfmolekiile,
ohne sich an dem Stromtransport zu beteiligen, lediglich angeregt werden und Licht
ausstrahlen. Infolge der gleichmäßigen Temperatur der Röhrenwand wird der erforderliche
Dampfdruck auf sehr günstige Weise erhalten, was in erheblichem Maße zur Steigerung
des Wirkungsgrades der Entladungsröhre beiträgt.